Несуча здатність сталебетонних колон при статичному короткочасному навантаженні

Abstract

UA: Дисертація присвячена теоретико-експериментальним дослідженням сталебетонних колон у гофрованій обоймі при статичному короткочасному навантаженні. Проведений огляд літературних джерел дозволяє зробити висновок про те, що сталебетонні конструкції є конкурентоспроможними у порівнянні з традиційними залізобетонними. Для зменшення металоємності сталебетонних конструкцій і більш повного використання несучої здатності бетонного ядра була запропонована нова конструкція сталебетонного елемента. Дослідження запропонованої конструкції на центральний стиск є основною метою дисертаційної роботи. У роботі запропонована розрахункова методика, що враховує граничний стан за втратою місцевої стійкості металевої обойми, або по досягненню граничних напружень в бетонному ядрі, напружень текучості сталі в металевій обоймі. Запропоновано алгоритм і написана програма розрахунку несучої здатності запропонованого сталебетонного елемента. У роботі розроблена скінченно-елементна модель в ПК «Ліра», яка враховує фізичну, геометричну і конструктивну нелінійності, оцінений напружено-деформований і граничний стани. В результаті експериментальних досліджень сталебетонних колон були отримані дані про характер їх напружено-деформованого стану на різних етапах навантаження, дані про граничний стан конструкції. Отримано задовільний збіг експериментальних результатів і розрахунків, виконаних за запропонованою інженерною методикою, отриманих за допомогою МКЕ в програмному комплексі «Ліра», що дозволяє зробити висновок про відповідність математичної моделі досліджуваному процесу руйнування колони. Експериментальні та чисельні дані дозволяють зробити висновок про раціональність застосування запропонованої сталебетонної колони в практиці будівництва. Використання запропонованої сталебетонної колони (при рівній несучій здатності) дає економію сталі порівняно із залізобетонною колоною на 55 %, а в порівнянні зі сталебетонною без поперечних гофр – на 11 %. Результати дисертаційної роботи впроваджено в практику проектування і будівництва. RU: Диссертация посвящена теоретико-экспериментальным исследованиям сталебетонных колонн в гофрированной обойме при статическом кратковременном нагружении. Проведенный обзор литературных источников позволяет сделать вывод о том, что сталебетонные конструкции являются конкурентоспособными в сравнении с традиционными железобетонными. Для уменьшения металлоёмкости сталебетонных конструкций и более полного использования несущей способности бетонного ядра была предложена новая конструкция сталебетонного элемента. Исследование предложенной конструкции на центральное сжатие является основной целью диссертационной работы. В работе предложена расчётная методика, учитывающая предельное состояние по потере местной устойчивости металлической обоймы, или по достижению предельных напряжений в бетонном ядре, напряжений текучести стали в металлической оболочке. Предложен алгоритм и написана программа расчёта несущей способности предложенного сталебетонного элемента. В работе разработана конечно-элементная модель в ПК «Лира», которая учитывает физическую, геометрическую и конструктивную нелинейности, оценено напряжённо-деформированное и предельное состояния. В результате экспериментальных исследований сталебетонных колонн были получены данные о характере их напряженно-деформированного состояния на различных этапах нагружения, данные о предельном состоянии конструкции. Получено удовлетворительное совпадение экспериментальных результатов и расчётов, выполненных по предложенной инженерной методике, полученных при помощи МКЭ в программном комплексе «Лира», что позволяет сделать вывод о соответствии математической модели исследуемому процессу разрушения колонны. Экспериментальные и численные данные позволяют сделать вывод о рациональности применения предложенной сталебетонной колонны в практике строительства. Использование предложенной сталебетонной колонны (при равной несущей способности) даёт экономию стали по сравнению с железобетонной колонной на 55 %, а по сравнению со сталебетонной без поперечных гофр – на 11 %. Результаты диссертационной работы внедрены в практику проектирования и строительства. EN: Dissertation is devoted to theoretical and experimental researches of steel concrete columns in the corrugated cage at a static instantaneous loading. The paper presents the design methodology that takes into account limiting condition for the loss of local stability of the metal holder, or to achieve the limit stresses in the concrete core, the stress strength of the steel in the metal shell. An algorithm and a program written by calculating the bearing capacity of the proposed reinforced concrete element. In developed finite element model of the PC "LIRA" which takes into account the physical, geometrical and structural nonlinearity, it is estimated stress-strain and limiting condition. In experimental studies steel-concrete columns, data were obtained on the nature of the stress-strain state of the various stages of loading, the data on the limit state design. A satisfactory agreement between the experimental results and the calculations performed by the proposed engineering technique, obtained using finite element method in the software package "LIRA", which allows to conclude that the mathematical models of the process of destruction of the column. Experimental and numerical data suggest the rationality of the proposed use of reinforced concrete columns in building practice. The use of the proposed reinforced concrete columns (at equal load) saves were compared with reinforced concrete column in 55%, and in comparison with reinforced concrete without transverse corrugations - 11%. The results of the thesis put into practice by designing and building.