Прочность сталебетонных элементов прямоугольного поперечного сечения при кручении

Abstract

RU: Рассмотрены существующие методы расчета сталебетонных конструкций и выполнен их анализ. Показано, что вопросы расчета сталебетонных элементов прямоугольного сечения на прочность при кручении изучены недостаточно. С целью определения специфики деформирования и разрушения сталебетона при кручении испытано 8 образцов прямоугольного сечения, 4 из которых сталежелезобетонные, 2 - сталебетонные и 2 - железобетонные. Испытание производилось на специально созданной экспериментальной установке. На всех образцах были установлены датчики сопротивления, показания которых снимались прибором АИД-4 на каждом этапе нагружения. Результаты эксперимента показали принципиальное отличие процесса трещинообразования и разрушения сталебетонных и железобетонных образцов. В сталебетонных и сталежелезобетонных образцах в процессе деформирования в бетоне образуются трещины, располагающиеся винтообразно по всей длине образца (в отличие от бетонных, где трещины образуются посередине длины образца), при этом наклон трещин составляет угол 450 с продольной осью бруса. Разрушение образцов в обойме по сравнению с железобетонными, более плавное: при достижении предельного крутящего момента образцы продолжают держать нагрузку при значительном росте деформаций. Полностью разрушить сталебетонные и сталежелезобетонные брусья практически не удается.На основании данных эксперимента для всех образцов получены диаграммы “крутящий момент - угол закручивания”, построены графики, показывающие величины деформаций в обойме сталебетонных образцов в зависимости от величины крутящего момента. Разработаны методы определения напряженно-деформированного состояния в поперечном и наклонном сечениях сталебетонного бруса. При определении НДС в поперечном сечении раскрывается контакт между стальной оболочкой и бетонным ядром, находящимся в условиях объемного напряженного состояния. Контактные усилия определяются методом сил, а при описании процесса деформирования бетона используется подход, при котором бетон приводится к условно изотропному материалу с переменными параметрами деформирования. Для определения НДС в наклонном сечении из скручиваемого бруса выделяют единичный элемент со сторонами под углом 450 к продольной оси, на который по направлению главных площадок действуют изгибающие моменты разных знаков. При определении этих моментов раскрывается НДС на боковых гранях элемента. Для определения несущей способности сталебетонного бруса прямоугольного сечения при кручении разработан инженерный способ, в основу которого положена схема предельного равновесия элемента бруса длиной, равной высоте сечения. При этом действующая на брус крутящая нагрузка создает изгиб относительно линий пластических шарниров, расположенных на верхней и нижней гранях элемента. Сравнение результатов расчета по предлагаемой методике с данными эксперимента показало их высокую степень сходимости. Предложена конструкция сталебетонного бруса, способного воспринимать значительные крутящие и изгибающие воздействия.

EN: Existent types of the steelconcrete constructions and methods of their analysis have been considered. It was noted that questions of torsion analysis of steelconcrete elements with rectangular diametrical section have been studied weekly. There was executed experimental researches of steelconcrete beams and reinforced concrete beams with rectangular diametrical section in torsion. Features of specimens work in a casing have been demonstrated. Methods of the stress and deformation state determination for transversal and inclined sections of a steelconcrete element as well as engineering method of limit strength determination for a steelconcrete beam have been developed. The design of a steelconcrete beam carrying considerable torsion and bending has been proposed.