Содержание к диссертации
Введение
РОЗДІЛ 1 Стан питання дослідження надійності трубобетонних конструкцій, що знаходяться в експлуатації 12
1.1 Загальні відомості та галузь раціонального застосування трубобетонних конструкцій у сучасному будівництві 12
1.2 Аналіз основних методів детерміністичного розрахунку трубобетонних елементів 18
1.3 Аналіз досліджень впливу наявних дефектів та пошкоджень на роботу трубобетонних конструкцій 28
1.4 Імовірнісні аспекти роботи трубобетонних елементів, що знаходяться в експлуатації 36
1.5 Стан питання дослідження показників фактичної надійності трубобетонних конструкцій, що знаходяться в експлуатації 41
1.6Висновки і задачі досліджень 48
РОЗДІЛ 2 Методика досліджень особливостей роботи та напружено-деформованого стану трубобетонних конструкцій, що знаходяться в експлуатації 53
2.1 Класифікація найбільш поширених типів пошкоджень трубобетонних конструкцій, що знаходяться в експлуатації 53
2.2 Задачі та програма експериментально-теоретичних досліджень напружено-деформованого стану трубобетонних конструкцій з пошкодженнями труби-оболонки 56
2.3 Методика чисельного моделювання роботи трубобетонних конструкцій, що знаходяться в експлуатації 61
2.3.1 Особливості математичного моделювання роботи та загальні принципи створення моделі зразків трубобетонних конструкцій методом кінцевих елементів.. 62
2.3.2 Способи врахування сумісної роботи труби-оболонки та бетонного ядра трубобетонних конструкцій із застосуванням методу кінцевих елементів. Верифікація математичних моделей дослідних зразків 67
2.3.3 Особливості чисельного моделювання експлуатаційних пошкоджень труби-оболонки трубобетонних конструкцій 71
2.4 Методика експериментальних досліджень фізичних моделей дослідних зразків трубобетонних елементів з пошкодженнями труби-оболонки 75
2.4.1 Конструкція та технологія виготовлення фізичних дослідних зразків трубобетонних елементів із пошкодженнями труби-оболонки 75
2.4.2 Фізико-механічні властивості матеріалів фізичних дослідних зразків трубобетонних елементів з пошкодженнями труби-оболонки 80
2.4.3 Схеми розміщення вимірювальних приладів 85
2.5Висновки за розділом 2 93
РОЗДІЛ 3 Аналіз впливу різних типів пошкоджень труби-оболонки на напружено-деформований стан та несучу здатність трубобетонних конструкцій, що знаходяться в експлуатації 95
3.1 Особливості роботи зразків трубобетонних елементів з корозійними пошкодженнями труби-оболонки 95
3.2 Особливості роботи зразків трубобетонних елементів з одиночними локальними механічними пошкодженнями труби-оболонки 105
3.3 Особливості роботи зразків трубобетонних елементів з локальними механічними груповими пошкодженнями труби-оболонки 112
3.4 Аналіз впливу типу та розмірів локальних пошкоджень на несучу здатність трубобетонних елементів з пошкодженнями труби-оболонки 116
3.5 Аналіз способів підсилення пошкоджень труби-оболонки трубобетонних елементів 128
3.6Висновки за розділом 3 136
РОЗДІЛ 4 Імовірнісний аналіз роботи трубобетонних конструкцій з пошкодженнями труби-оболонки 138
4.1 Статистичний аналіз мінливості корозійно пошкодженої сталевої труби-оболонки 138
4.2 Порівняльний аналіз впливу випадкових ексцентриситетів на несучу здатність стиснутих трубобетонних елементів 144
4.3 Методика ймовірнісного аналізу впливу локальних механічних пошкоджень труби-оболонки на роботу стиснутих трубобетонних елементів 148
4.4 Імовірнісний аналіз несучої здатності трубобетонних стійок із наскрізними послабленнями труби-оболонки 153
4.5Висновки за розділом 4. 163
РОЗДІЛ 5 Аналіз надійності трубобетонних конструкцій з пошкодженнями труби-оболонки 165
5.1 Передумови ймовірнісного розрахунку трубобетонних конструкцій з пошкодженнями труби-оболонки 166
5.2 Аналіз впливу корозійних пошкоджень сталевої оболонки на показники безвідмовності трубобетонних елементів 170
5.3 Рекомендації щодо забезпечення безвідмовності експлуатованих трубобетонних елементів з корозійними пошкодженнями труби-оболонки 180
5.4 Практичні рекомендації з підсилення пошкоджень труби-оболонки трубобетонних елементів 186
5.5Висновки за розділом 5 189
Загальні висновки 190
Список використаних джерел
- Аналіз досліджень впливу наявних дефектів та пошкоджень на роботу трубобетонних конструкцій
- Методика чисельного моделювання роботи трубобетонних конструкцій, що знаходяться в експлуатації
- Особливості роботи зразків трубобетонних елементів з одиночними локальними механічними пошкодженнями труби-оболонки
- Методика ймовірнісного аналізу впливу локальних механічних пошкоджень труби-оболонки на роботу стиснутих трубобетонних елементів
Аналіз досліджень впливу наявних дефектів та пошкоджень на роботу трубобетонних конструкцій
Неоднозначне трактування дослідниками граничного стану й специфіки роботи трубобетонних елементів призвело до появи значної кількості методик розрахунку трубобетонних конструкцій. Адже, не дивлячись на багаторічні дослідження, що супроводжувались інтенсивним впровадженням сталезалізобетону у будівництво, вітчизняні нормативні документи з цього питання до останнього часу були практично відсутні. З вересня 2011 року в Україні набув чинності новий нормативний документ ДБН В.2.6-160:2010. «Конструкції будинків і споруд. Сталезалізобетонні конструкції. Основні положення» [68], присвячений проектуванню сталезалізобетонних конструкцій, але він містить лише загальні передумови та рекомендації, що не може в повній мірі задовольнити потреби інженерів-проектувальників.
За кордоном в різних країнах світу існують національні норми розрахунку сталезалізобетону [212], в той же час у Європі вже більше десяти років діє міжнародний нормативний документ Eurocode 4 [212], присвячений проектуванню сталезалізобетонних конструкцій, а в Україні з 1 липня 2013 р. чинний аналог ДСТУ-Н Б EN 1994-1-1:2010 «Єврокод 4. Проектування сталезалізобетонних конструкцій» [78] та ДСТУ-Н Б EN 1992-1-1:2010 «Єврокод 2. Проектування залізобетонних конструкцій» [79].
Згідно [п. 4.8.3.3, 78, п. 4.8.3.3, 233] ефект обойми враховується лише для трубобетонних елементів, для яких допускаються пластичні деформації сталевої труби. У цьому разі замість 0,85/л - нормативного значення циліндричної міцності бетону - допускається прийняти fck без врахування понижуючого коефіцієнту 0,85. Підвищення міцності бетону в трубі враховується лише для коротких трубобетонних елементів з відносною гнучкістю 1 0,5.
Тоді пластична гранична нормальна сила при напруженнях стиску у трубобетоні дорівнює: (1.1) 1 + 77, pl,Rd Va -aJyd + Л-cJcd dfck J де Aa, 4 - площі поперечного перерізу сталі та бетону відповідно; fyd - розрахункова міцність сталі на границі текучості; fcd - розрахункове значення міцності бетону на стиск; f - характеристична циліндрична міцність на стиск бетону; fy - міцність сталі на границі текучості; d - зовнішній діаметр колони; t - товщина стінки сталевої труби. Коефіцієнти ]а та г/с при ексцентриситеті прикладання навантаження e/d 0,l приймаються рівними Т]а = 1,0 та Т]с = 0 , а при 0 e/d 0,l отримуються за формулами: %= + (l-O(10e/d) та 7с=7«о+(l-10e/d), (1.2) де 77со=4,9-18,5І + га2, (але 0); 7 =0,25(3+21), (але 1). Відносна гнучкість для площини згину Л виражається через: тг (1-3) сг де Л /м - нормативне значення пластичного опору стисканню, якщо замість розрахункових опорів використовуються нормативні значення; N - пружна критична нормальна сила для відповідної форми втрати стійкості, визначена при фактичній загальній жорсткості (Еі) .
Обтиснення бетону (за іншим нормативним документом Eurocode 2 [233]) викликає деяку зміну фактичної залежності «напруження-деформації» за рахунок чого досягається вища міцність і вищі критичні деформації. Інші основні характеристики матеріалу можуть прийматись для розрахунку без змін.
За відсутності більш точних даних може використовуватись залежність «напруження-деформації» [233], показана на рисунку 1.7 (деформації стиску показані позитивними), при збільшенні характеристичної міцності та деформацій згідно з: fck,-fck(l000 + 5,0c72/fck) для ст2 0,05/ск, /c ,cX(U25 + 2,50 72//cJ для 72 0,05/с„ 2 С1-4) с2с c2\Jck,c Jck) Єси2с = Єси2 + U,Z T2 / Jck, де т2=( т3) фактичні поперечні напруження стиску в загальних координатах, викликані обтисненням, а єс2 і єси2 - згідно з таблицею 3.1 [233]. 1 = Обтиснення створюється за допомогою відповідних замкнутих або перехресних в язей (обойм, у випадку трубобетонних конструкцій – це труба-оболонка), які досягають пластичного стану внаслідок поперечного розширення бетону. Ці рекомендації покладені і в основному вітчизняного нормативного документу ДБН В.2.6-98:2009 «Конструкції будинків і споруд. Бетонні та залізобетонні конструкції. Основні положення» та ДБН В.2.6-160:2010 «Конструкції будинків і споруд. Сталезалізобетонні конструкції. Основні положення» [68].
У той же час у Eurocode 2 [79] відсутні будь-які практичні рекомендації щодо визначення зусиль а2,а3, котрі виникають при обтиснення бетону.
Загалом відомі в літературі методи розрахунку несучої здатності трубобетонних елементів [25, 45, 49, 50, 81, 85, 111, 123, 129, 177, 189, 205, 224, 225] зводяться до формули виду: Npt=y[afcAc+ PfyAy), (1.5) де у, а та /3 - коефіцієнти, що враховують особливості роботи складових комплексного перерізу або елемента в цілому. Проте залежно від основних передумов, які закладались дослідниками в основу розрахункових формул трубобетонних елементів, відомі різні підходи щодо визначення цих коефіцієнтів для врахування спільної роботи труби-оболонки та бетонного ядра, а також так званого «ефекту обойми», що має місце при обтисненні бетонного ядра під час деформування та виникнення об ємного напружено-деформованого стану, загалом можна поділити на три основні групи (табл. 1.1).
Методика чисельного моделювання роботи трубобетонних конструкцій, що знаходяться в експлуатації
В Україні на даний час знаходиться в експлуатації значний фонд сталевих конструкцій. Під час виготовлення, монтажу та за роки експлуатації в цих конструкціях накопичуються дефекти та пошкодження, може змінюватись розрахункова схема, а тому постає питання визначення реальної несучої здатності таких конструкцій. Основним критерієм відповідності вимогам експлуатаційної придатності будівельних конструкції при їх візуальному обстеженні є, насамперед, аналіз наявних дефектів та пошкоджень. Згідно з [47, 70, 132] дефектами прийнято називати відхилення від проектних розмірів, форми і якості вище встановлених меж (допусків). Допустима мінливість лінійних розмірів елементів прокату регламентується в нормативних документах на виготовлення, відхилення становлять значення приведені в таблиці 1.2.
Відхилення від початкових проектних параметрів, що виникають в процесі експлуатації, в літературі [47, 70, 132] прийнято називати пошкодженнями. При цьому потенційними небезпечними місцями виникнення експлуатаційних пошкоджень досить часто стають дефекти виготовлення та монтажу.
Окремим компонентам системи «трубобетон» - трубі-оболонці та бетонному ядру притаманні різні види типових дефектів та пошкоджень, що в свою чергу по-різному впливають на несучу здатність, характер роботи та напружено-деформований стан елемента в цілому. Цю особливість необхідно враховувати при розробленні методики розрахунку трубобетонних конструкцій, що знаходяться в експлуатації.
Відмінною рисою трубобетону є те, що завдяки конструктивному розміщенню бетону всередині сталевої оболонки для таких елементів нехарактерні дефекти, пов язані з порушенням сумісної роботи складових комплексного перерізу. З іншого боку, внаслідок того, що сталева труба в трубобетоні слугує незнімною опалубкою, недосконалості її форми (викривлення, непрямолінійність тощо) зумовлює геометрію бетонного ядра та трубобетонного елемента в цілому. Проте бетон в трубобетоні надійно захищений сталевою оболонкою, тому експлуатаційні пошкодження бетонного ядра зустрічаються досить рідко, наприклад, у випадку наскрізних пошкоджень оболонки, або внаслідок впливу високих температур.
До найбільш суттєвих дефектів виготовлення трубобетонних стійок, перш за все, слід віднести дефекти або аномалії бетонування, зумовлені певними технологічними ускладненнями, пов язаними з особливостями укладання та ущільнення бетонної суміші в замкнений об єм труби зо оболонки. З цих же причин безпосередньо на виробництві майже не можливо здійснити контроль якості бетонних робіт [50, 183]. До дефектів бетонування трубобетонних стійок слід віднести розшарування бетонної суміші, утворення порожнин та раковин на поверхні контакту ядра та оболонки, неоднорідність структури та фізико-механічних властивостей бетону по висоті елемента тощо. Проте численні дослідження Строженка Л.І., Семка О.В., Воскобійник О.П. та ін. [45, 180, 201, 205] свідчать про відсутність розшарування бетонної суміші навіть при падінні зі значної (10... 15 м) висоти та однорідність макроструктури бетонного ядра при його вертикальному бетонуванні. Навпаки, при похилому бетонуванні труб на заводах ЗБВ на вібромайданчиках з плавною подачею бетонної суміші трапляються випадки утворення не заповнених бетоном сегментних порожнин [50, 189]. Дослідження впливу умов бетонування та пов язаних із цим дефектів бетонного ядра на несучу здатність та напружено-деформований стан трубобетону [183] свідчать про суттєве зниження несучої здатності трубобетонних стійок зі штучно створеними порожнинами або недостатньою міцністю бетону, що моделює дефекти бетонування.
Для оболонки трубобетонних елементів, як правило, характерні дефекти, притаманні й іншим типам сталевих конструкцій, виготовлених із прокатного металу (рис.1.8 - 1.9). Як відомо, перевірочні розрахунки та встановлення категорії технічного стану сталевих конструкцій здійснюється згідно вимог ДБН 362-92 [70], що містить класифікацію дефектів і пошкоджень та їх гранично допустимих значень для окремих конструктивних елементів (табл. 10 дод. З [70]). Але ці рекомендації не охоплюють всі типи сталевих конструкцій. Зокрема в [70] відсутні рекомендації щодо специфіки утворення дефектів та їх впливу на категорію технічного стану конструктивних елементів, виготовлених зі сталевих труб.
На думку багатьох дослідників, серед яких О.П. Воскобійник, А.В. Гасенко, В.П. Корольов, Й.Ц. Лучко, В.Д. Райзер [31, 42, 50, 104, 112, 151] одним з основних, найбільш поширених, дефектів сталевих конструкцій є корозійне пошкодження (рис.1.10). Цьому питанню присвячено багато досліджень провідних українських та закордонних учених. Найбільш відомі в Україні дослідження корозійних впливів, які проводяться в Донецькій національній академії будівництва та архітектури під керівництвом докторів наук Є.В. Горохова та В.П. Корольова [59, 104].
Отже, ступінь корозійного зносу та характер наявних корозійних уражень може слугувати свого роду індикатором технічного стану [41]. Тому досить часто для забезпечення подальшої надійної експлуатації несучих сталевих конструкцій, що мають корозійні пошкодження, виникає потреба в їх підсиленні [21, 95, 56, 121, 179]. Одним із ефективних способів підсилення сталевих стійок круглого перерізу є заповнення їх внутрішніх порожнин бетоном з утворенням комплексної сталезалізобетонної конструкції [184]. Найбільш характерна для металевих труб - загальна (суцільна) корозія, яка охоплює всю поверхню металу, та місцева корозія на окремих ділянках. В результаті дії місцевої корозії на поверхні металевої труби утворюються заглиблення, розмірами в плані від невеликих 5-Ю мм до досить значних 120 130 мм і більше.
Сталеві експлуатовані труби, а також інші прокатні профілі внаслідок впливу корозійних процесів можуть характеризуватися значною (порівняно з новим сталевим прокатом) мінливістю товщини стінки, коефіцієнт варіації якої за даними досліджень [41] може сягати до 20 - 30%. Окрім того, деструктивні процеси, що протікають в сталі внаслідок її фізичного «старіння» та корозійних уражень можуть доволі суттєво впливати на характер роботи та напружено-деформований стан таких конструктивних елементів, призводячи до крихкого руйнування внаслідок розвитку в металі корозійних тріщин, навіть при статичній дії навантажень.
Особливості роботи зразків трубобетонних елементів з одиночними локальними механічними пошкодженнями труби-оболонки
За останні десятиліття у зв язку з розширенням можливостей комп ютерної техніки, все більш широко при дослідженні напружено-деформовано стану (НДС) будівельних конструкцій методом скінченних елементів використовуються комп ютерні програми [168, 228]. Аналіз відомих результатів досліджень в області моделювання напружено-деформовано стану елементів будівельних конструкцій доводять можливість проведення таких досліджень і для трубобетонних стійок [48, 254] з пошкодженнями труби-оболонки.
Проте, як свідчить проведений в розділі 1 аналіз відомих досліджень цього питання [48, 50, 127, 130, 168, 253, 252, 251], скінчено-елементний аналіз комплексних конструкцій, до яких відноситься й трубобетонні елементи, пов язаний із необхідністю врахування цілого ряду особливостей, зокрема врахуванням сумісної роботи складових комплексного перерізу з різними фізико-механічними характеристиками, їх не лінійність роботи під навантаженням, заданням граничних умов (прикладання навантаження, опирання) тощо. Окрім того, слід також враховувати характерні особливості досягнення трубобетонним елементом граничного стану, коли спочатку елемент втрачає місцеву стійкість шляхом утворення гофр (відшарування труби-оболонки від бетонного ядра), після чого елемент зазнає суттєвих пластичних деформацій, сприймаючи зростаючі навантаження близько 30%. Цей ефект досить складно описати при математичному моделюванні, тому у більшості відомих досліджень [87, 254] аналізують роботу трубобетонних конструкцій у пружній стадії роботи (до текучості металу труби-оболонки, появи ліній Людерса-Чернова).
Поміж тим, наявність пошкоджень в трубі-оболонці можуть суттєво змінювати картину напружено-деформованого стану трубобетонного елементу, особливо у місцях локалізації дефектів, врахування чого потребує розроблення спеціальної методики скінченно-елементного аналізу.
Скінченно-елементий аналіз роботи та напружено-деформованого стану трубобетонних зразків з пошкодженнями труби-оболонки виконувався за допомогою системи NASTRAN (NAsa STRuctural ANalysis) Femap 10.1.1 SC 32bit / 64 bit (учбова демо-версія SDRC-FEMAP 8/1a S/N 000-00-00-DEMO-406F-00000000), призначеної для чисельного дослідження на електронно-обчислювальних машинах.
Із метою порівняння відповідності скінченно-елементної моделі дійсному напружено-деформованому стану був виконаний порівняльний аналіз результатів експериментальних досліджень фізичних та математичних (скінченно-елементних моделей) зразків трубобетонних конструкцій.
Моделювання напружено-деформованого стану трубобетонних стійок з пошкодженнями труби-оболонки методом скінченних елементів, а саме створення скінчено-елементної моделі для визначення НДС зразків та її аналіз проводився за наступною послідовністю:
1. Вибір системи координат. Її призначення полягає у вказуванні положення точок у просторі або на площині. При створенні геометрії зразків була використана глобальна Декартова прямокутна система координат.
2. Створення геометрії моделі. Спочатку створювався плоский поперечний переріз труби за допомогою кіл, що задавалися координатами вузлових точок, враховуючи товщину стінки (рис 2.6, а). Потім виконувався контроль геометричних характеристик створеного плоского перерізу однієї труби.
Далі виконувалося копіювання кільця та видовження його на висоту зразка, для створення об ємної моделі (труби). У сталевих зразках об ємна модель бетону осердя створювалася шляхом видовження замкнутого плоского контуру утвореного всередині труби (рис 2.6, б).
3. Введення властивостей матеріалів. Матеріали (сталь та бетон) задавалися окремо як ізотропні, а їх властивості – у вигляді скалярних величин із урахуванням фізичної нелінійності. Значення фізико-механічних характеристик матеріалів (модуль пружності Юнга Е і коефіцієнт поперечних деформацій ) та закону деформування (-) приймались згідно результатів випробувань матеріалів.
При дослідженні НДС стиснутих елементів, матеріали задавались пружно-пластичними із моделюванням фізичної нелінійності з допомогою вводу закону деформування (-).
У нормативних документах [74, 233] діаграма залежності «напруження-деформації» бетону описується різними функціями (рис. 2.7). При створенні скінченно-елементної моделі було проаналізовано три діаграми роботи бетону: за формулою 3.5 [67], за формулою 3.14 [67] та спрощена діаграма залежності «напруження-деформації» бетону за [67]. При проведенні порівняльного аналізу, було встановлено, що діаграми «1» та «2 » на відміну від діаграми «3» значно ускладнюють розрахунок та збільшують час його виконання. Отримані результати розрахунку свідчать, що різниця між деформаціями бетону, що знаходиться о обоймі, становить не більше 5%. Таким чином, при подальших розрахунках, використовуємо спрощену дволінійну діаграму залежності «напруження-деформації» бетону. 4. Вибір типу скінчених елементів та розбиття моделі на скінченні елементи (СЕ). Задані вузлові точки під час створення геометрії зв язуються СЕ. У лінійному статичному аналізі елементи представляються пружними частинками. Ця математична апроксимація досить наближено описує реальну поведінку конструкції.
Методика ймовірнісного аналізу впливу локальних механічних пошкоджень труби-оболонки на роботу стиснутих трубобетонних елементів
Так, наявність такого типу групових горизонтальних пошкоджень меншим чином впливає на зменшення несучої здатності стиснутих трубобетонних елементів на відміну від вертикально розташованих наскрізних поодиноких та групових наскрізних прорізів у трубі-оболонці.
До речі, відсоткове співвідношення значення зменшення несучої здатності трубобетонних елементів з пошкодженнями труби-оболонки зберігаються для зусиль, що відповідають межі текучості (Ny) та повній втраті несучої здатності (Nu), практично для всіх типів розглянутих пошкоджень.
Як відомо, основною перевагою трубобетону є притаманне йому загальне підвищення несучої здатності в цілому порівняно із сумарною несучою здатністю його складових (N): незаповненої труби-оболонки Ns та бетону осердя Nc, що виникає за рахунок ефекту обойми, сприятливих умов твердіння бетону в замкненому об ємі, створення в бетонному ядрі об ємного напруженого стану при одночасному підвищенні місцевої стійкості труби-оболонки.
Значення підрахованих за формулами (3.1), (3.2) коефіцієнтів ефективності роботи трубобетону, наведені в таблиці 3.2. Проведені розрахунки свідчать, що внаслідок наявності концентрації напружень в зоні розташування дефектів (послаблень) коефіцієнт ефективності трубобетону my (mu) може зменшуватися до 30%. З іншого боку, при мінімальних параметрах пошкоджень (послаблень перерізу труби-оболонки до 1…3% зменшення площі поперечного перерізу) ефективність роботи трубобетону, оцінена за допомогою коефіцієнтів my (mu), майже не відрізняється від аналогічних трубобетонних зразків без дефектів [43, 272].
Певний ефект обойми за результатами експериментальних досліджень спостерігається лише при наявності деяких типів пошкоджень: суцільна рівномірна корозія (my = 1,1 – 1,4), горизонтальні (my = 1,24 – 1,3)
Для корозійно пошкоджених сталевих обойм трубобетонних зразків характерне зменшення ділянки текучості. При цьому робота таких зразків під навантаженням (на відміну від трубобетонних елементів із некородованою оболонкою) є менш пластичною. Наявність корозійних пошкоджень металу впливає на характер руйнування трубобетонних елементів, про що свідчить зафіксована поява поздовжніх тріщин у трубі-оболонці при досягненні дослідними зразками несучої здатності Nu. Слід також відмітити, що для трубобетонних елементів із корозією оболонки досить важко зафіксувати межу текучості оболонки (Ny), яка відповідає досягненню граничного стану, прийнятого в більшості рекомендацій щодо розрахунку таких конструкцій. Ступінь та тип корозійних пошкоджень труби-оболонки трубобетонних зразків впливає на характер їх руйнування. Так, для елементів із значною нерівномірною виразковою корозією характерне утворення поздовжніх тріщин, що зумовлене концентрацією напружень в корозійних виразках (піттінгах). Зразки з суцільною рівномірною корозією мали більш пластичний характер руйнування внаслідок втрати загальної та місцевої стійкості.
Підсумовуючи проведений аналіз результатів експериментальних досліджень даного циклу можна дійти висновків, що найбільш небезпечним типом механічних пошкоджень труби-оболонки є вертикальні наскрізні тріщини (пропили). При чому за однакової ширини дефекту збільшення його довжини також призводить до зниження несучої здатності конструктивного елемента.
З іншого боку, можна виділити пошкодження з граничнодопустимими максимальними параметрами (розмірами), наявність яких не впливає (в межах точності інженерних розрахунків ±3%) на несучу здатність конструктивного елемента, а саме: - для вирізів круглої форми: ЛАа 0,3 %; - для вертикальних наскрізних одиночних пропилів (тріщин) та надрізів: ЛАа 1 %; - для вертикальних наскрізних групових пропилів (тріщин) залежно від їх довжини та відстані між ними по колу: ЛАа (1 - 1,5) %; - для горизонтальних наскрізних групових пропилів (тріщин) незалежно від товщини: ЛАа 15 %; - для суцільної (більше 1/4 площі поверхні) рівномірної поверхневої корозії: ЛАа 5 %; - для локальної рівномірної поверхневої корозії: ААа \0 %. Таким чином, проведені дослідження дозволяють зробити висновок, що найбільш небезпечними з точки зору забезпечення вимог першої групи граничних станів слід віднести одиночні пошкодження у вигляді наскрізних круглих отворів та повздовжніх прорізів, що виступають концентраторами напружень.
Головна перевага трубобетонних конструкцій - це спільна робота бетону і труби-оболонки, в наслідок чого має місце ефект обойми. За результатами попередніх досліджень [37, 38] встановлено, що наявність дефектів або пошкоджень у таких конструктивних елементів суттєво зменшує або практично «зводять на нуль», ще до кінця невивчений, ефект обойми. Отже, основною задачею підсилення трубобетонних елементів є відновлення спільної роботи усіх складових даної конструкції.
На основі проведеного аналізу різних способів підсилення для залізобетонних [134] і металевих конструкцій [47], було запропоновано декілька аналогічних способів підсилення для трубобетонних елементів, що уже мають пошкодження труби-оболонки.
Із метою встановлення ступеня впливу способів підсилення на несучу здатність, зміну характеру роботи під навантаженням та параметри напружено-деформованого стану трубобетонних елементів нами були проведені експериментальні дослідження 4 зразків із різними способами підсилення труби-оболонки (таблиця 3.3):