Ефективні трубобетонні згинальні елементи

Abstract

UA: Дисертація присвячена дослідженню міцності й деформативності трубо-фібробетонних згинальних елементів квадратного перерізу, а також розробці методики розрахунку та рекомендацій щодо її застосування. Проведений аналіз існуючих досліджень трубобетонних елементів пока-зав, що в більшості випадків дані конструкції застосовуються під час роботи на стиск. Використання даних конструкцій під час роботи на згин прийнято вважати нерентабельним у зв'язку з високою деформативністю (конструкція не задовольняє потрібним прогинам, маючи достатній запас міцності). Зниження деформативності є основним завданням даного дослідження, яке показало досить високі деформативно-міцнісні показники застосування сталевої фібри і модифікатора бетону на основі шламу мокрого газоочищення виробництва феросиліцію в якості трубобетонного сердечника. Проведені експериментальні дослідження довели ефективність розробленого трубобетонного сердечника. Порівняно зі звичайним бетонним сердечником деформативність у трубобетонній балці знизилася на 35 %. Запропоновано методику розрахунку несучої здатності й деформативності трубобетонної балки. Отримано достатньо високу збіжність результатів розрахунку з експериментальними даними. Було проведено техніко-економічний аналіз запропонованої конструкції і доведено її ефективність. Запропоновано методику щодо підсилення експлуатованих конструкцій. Описано основні проблеми та рекомендації щодо їх вирішення за безпо-середнього використання даних конструкцій у реконструкції будівель. RU: Диссертация посвящена исследованию прочности и деформативности трубофибробетонных изгибаемых элементов квадратного сечения, а также разработке методики расчета и рекомендаций их применения. Проведенный анализ существующих исследований трубобетонных эле-ментов показал, что в большинстве случаев данные конструкции применяются при работе на сжатие. Использование данных конструкций при работе на изгиб принято считать нерентабельным в связи с высокой деформативностью (конструкция не удовлетворяет требуемым прогибам, имея достаточный запас прочности). Были предложены несколько способов по достижению поставленной за-дачи в снижении деформативности конструкции. Наиболее эффективным был признан способ по подбору бетонного сердечника с повышенными физико-механическими свойствами и высокой степенью адгезии с трубой – оболочкой, с целью совместной работы материалов на всех стадиях нагружения. Теоретический анализ и экспериментальные исследования определили использование в качестве трубобетонного сердечника сталефибробетон с до-бавлением модификатора бетона на основе шлама мокрой газоочистки произ-водства ферросилиция в качестве трубобетонного сердечника. Дальнейшие экспериментальные исследования трубобетонных балок длиной 1300 мм и сечением стальной трубы 100х100х3 мм с различными типами сердечника показали эффективность разработанного сердечника. По сравнению с обычным бетонным сердечником деформативность в трубобетонной балке снизилась на 35 % , а несущая способность повысилась в 1,3 раза. Предложена методика расчета несущей способности и деформативности трубобетонной балки на основе рекомендуемых нормативных документов. Получена достаточно высокая сходимость результатов расчета с экспериментальными данными. Был проведен технико-экономический анализ предложенной конструк-ции. Трубобетонная балка с сердечником из подобранного состава сравнива-лась с железобетонной балкой и трубобетоном с классическим сердечником. Результаты анализа показали эффективность применения предлагаемой кон-струкции, особенно при реконструкции зданий. Предложен способ усиления эксплуатируемых конструкций по методу Гринева В.Б., основанный на рациональном распределении дополнительных стальных накладок по длине балки. Проведен теоретический расчет исследуемой трубобетонной балки подобранного состава с использованием предложенных методик. Расчет показал достаточно высокую сходимость экспериментальных результатов с теоретическими. Разница в значениях не превышает 10 %. Описаны основные рекомендации, проблемы и их решения при непосредственном использовании данных конструкций в реконструкции зданий. EN: The thesis is devoted to investigate the strength and deformability of concrete-filled steel tubular flexural elements, with square cross-section, as well as the devel-opment method of their design and recommendation of their application. The analysis of existing concrete filled steel tubular elements showed that in most cases, these constructions are used in compression. However, their use in bending is not considered to be cost-effective, due to their high deformability (these members do not satisfy required deflections, having an adequate strength margin). The main purpose of this investigation is to increase the deformability of con-crete-filled steel tubular elements. Further studies showed a relatively high perfor-mance when applying steel fiber and concrete modifier based on wet gas cleaning sludge production of ferrosilicon, as a core element of the concrete-filled tubular flexural elements. Further experimental investigations proved the effectiveness of the developed core for concrete-filled steel tubular elements. The deformability of these elements was decreased by 35% compared to deformability of those members fitted with regular core. A design method of the load-carrying capacity and deformability of these ele-ments was suggested. A sufficiently high convergence of calculation results and ex-perimental data was obtained. A feasibility analysis of the suggested construction was conducted to show its effectiveness. A method of strengthening existing construction is suggested. The basic recommendations, problems and their solutions, when directly using these elements in buildings reconstruction, was described.