Міцність сталезалізобетонних елементів з поперечною тонколистовою арматурою при осьовому стисканні

Abstract

UA: Дисертація присвячена питанням підтвердження доцільності проектування стислих елементів із застосуванням непрямого армування у вигляді тонколистових пластинок. Запропоновано досить простий і зручний метод розрахунку наведеної призмової міцності. Розроблено схеми армування несучої сталезалізобетонної конструкції для роботи в умовах статичного стиску з малими ексцентриситетами, армованою поздовжньою стержневою і поперечною тонколистовою (товщиною аркуша t = 1 – 2 мм) арматурами, з можливістю механічного (насосного) бетонування, як у горизонтальному, так і у вертикальному положеннях. Розроблено методику розрахунку міцності стислого сталезалізобетонного стрижня узагальненої конструкції з осесиметричним поперечним перерізом: квадратним і круглим (у рамках концептуальних фізичних подань механіки руйнування квазілінійного мікрополяризованого середовища у трактуванні В. М. Рудакова). Експериментальні дані зрівняно з теоретичними значеннями. Результати досліджень впроваджено в практику проектування і будівництва, а також у навчальний процес. RU: Диссертация посвящена вопросам подтверждения целесообразности проектирования сжатых элементов с применением косвенного армирования в виде тонколистовых пластинок. Предложен достаточно простой и удобный метод расчета приведенной призменной прочности. Разработаны схемы армирования несущей сталежелезобетонной конструкции для работы в условиях статического сжатия с малыми эксцентриситетами, армированной продольной стержневой и поперечной тонколистовой (толщиной листа t=1 - 2 мм) арматурой, с возможностью механического (насосного) бетонирования, как в горизонтальном, так и в вертикальном положениях. Разработана методика расчета прочности сжатого сталежелезобетонного стержня обобщенной конструкции с осесимметричным поперечным сечением: квадратным и круглым (в рамках концептуальных физических представлений механики разрушения квазилинейной микрополяризованной среды (МПС) в трактовке В. Н. Рудакова). В процессе исследований по данным опытных исследований проанализирована работа железобетонных и сталежелезобетонных колонн с косвенным армированием; исследован характер разрушения бетонных образцов одного состава при осевом сжатии (с трением по торцам), идентичных по площади поперечного сечения, но разной высоты с замером угла скольжения (разрушения) Φ; исследован характер изменения коэффициента поперечной деформации ν тяжелого бетона при осевом сжатии от начала нагружения вплоть до разрушения; исследована степень идентификации прочности конструкционного бетона класса В35 и В50 в составе сжатой СтЖБК квадратного сечения; установлена зависимость влияния на прочность сжатой сталежелезобетонной конструкции (СтЖБК) показателя сплошности поперечных пластин; электротензометрическим методом исследован уровень НДС поперечных пластин независимо от показателя сплошности на всём диапазоне нагружения; разработан алгоритм расчета сталежелезобетонных колонн с учетом отмеченных особенностей работы тяжелого бетона в составе СтЖБК. Экспериментально установлено, что исследуемый конструкционный бетон при осевом сжатии, без устранения трения по торцам образцов, разрушался за счет сдвига вдоль плоскостей скольжения, направление которых относительно плоскости действия нормальных напряжений σ1 определялось углом скольжения (разрушения) Φ, величина которого, в зависимости от качества бетона, составила Φ = 61,830; 62,680; 64,420; 66,380. Для принятого состава тяжелого бетона угол скольжения Φ является физической константой, т. е. его величина не зависит от высоты призмы. Минимальная разрушающая нагрузка при осевом сжатии бетонных образцов идентичных по составу и площади поперечного квадратного сечения b x b проявляется при высоте призмы h ≥ b . tgΦ. При осевом сжатии бетонных призм высотой h < b . tgΦ, идентичных по форме, размерам поперечного сечения и качеству бетона, разрушающая нагрузка растет обратно пропорционально их высоте. Для тяжелого бетона с углом скольжения Φ=61,830 коэффициент Пуассона по данным испытаний 3-х призм и 3-х кубов составил νоп =0,157, против теоретического νт=0,154; то же с углом Φ=62,680 νоп= νт =0,151, то же с углом Φ=64,420 νоп =0,145 против νт =0,141; то же с углом Φ=66,380 νоп =0,133 против νт =0,13. При этом коэффициент Пуассона νоп замерялся в начальной (упругой) стадии деформирования бетона. По мере уменьшения шага поперечных пластин от S*= b до S*= 0,5 b площадь поперечного сечения ядра СтЖБК сокращается за счет увеличения толщины защитного слоя продольной стержневой арматуры диаметром d = 12 мм, которая составила: при шаге S*= b а/ =1/3 d = 4 мм; то же S*= (2/3)b а/ =(3,5/6) d = 7 мм; то же S*= 0,5b а/ = (5/6) d = 10 мм. Независимо от шага поперечных пластин толщина защитного слоя продольной арматуры не достигла величины диаметра d. Опытным путем установлено, что тонколистовая поперечная пластина независимо от показателя сплошности, т. е. сплошная или с осевым отверстием db =0,5b, в процессе сжатия СтЖБК на всем пути нагружения испытывает растягивающие напряжения в пределах (0,05…0,4) σт, где σт – предел текучести листовой стали и, следовательно, поперечная пластина выполняет функцию распределителя результирующего силового потока интенсивностью σ1. Осевые отверстия диаметром dвн=(0,4…0,5)b, вырезанные в поперечных пластинах, не снижают прочность сжатой СтЖБК и не меняют под нагрузкой характера поведения бетона в составе СтЖБК. Прочность сжатой СтЖБК определяется площадью поверхности разрушения бетонных призм, заключенных между поперечными пластинами, которая определяется в рамках механики разрушения квазилинейной МПС согласно принципу автомодельности, эквивалентному нелинейному энергетическому критерию разрушения Райса-Черепанова. Оценка прочности СтЖБК рассмотренной конструкции в рамках разработанной методики позволила установить ее высокую надежность. Расхождение прогнозируемых результатов с практическими во всех четырех сериях составило не более 5,30%. Экспериментальные данные сравнены с теоретическими значениями. Результаты исследований внедрены в практику проектирования и строительства, в также в учебный процесс. EN: The Thesis is dedicated to questions of the acknowledgement to practicability of the designing compressed element with using indirect with armature in the manner of finely sheet plate. It is offered it is enough idle time and suitable when designing compressed from steel reinforced concrete element method calculation brought prism toughness. The Designed scheme armature carrying steel reinforced concrete designs for functioning (working) in condition of the steady-state compressing with small eccentricity, with armature longitudinal pivotal and transverse finely sheet (the thickness of the sheet t=1…2 mm) by armature, with possibility mechanical (pumping) flood concrete, both in horizontal, and in vertical position. The Designed methods of the calculation to toughness compressed steel reinforced concrete peg generalized designs with symmetrical axis’s by cross-section: square and round ( within of framework of conceptual physical presentation mechanical engineers destructions quasi linear micropolarized ambiences in interpretation V. N. Rudakov). Experimental given are compared to theoretical importances. The Results of the studies are introduced in practical person of the designing and construction, as well as in scholastic process.