Введение к работе
Актуальность темы. Сталебетонные композитные элементы сильно нагруженных конструкций находят все более широкое применение в различных областях строительства. В некоторых случаях требуются особенно прочные сжатые сталебетонные элементы, вследствие чего необходимо прибегать к армированию бетонного ядра, т.е. переходить на ста-лежелезобетонные элементы. Сталежелезобетоннне элементы особенно перспективны при устройстве каркасов высотных зданий, в пролетных строениях и пилонах больших мостов, в большепролетных мембранных покрытиях производственных и гражданских зданий.
Если научных исследований поведения обычного сталебетона в литературе имеется значительное количество, то экспериментов со ста-лежелезобетонными сжатыми элементами очень мало, а с применением высокопрочной канатной арматуры не имеется вовсе. Поэтому степень научной разработанности проблемы можно квалифицировать как недостаточную, следовательно тема диссертации - актуальна.
Работа выполнялась в соответствии с индивидуальным аспирантским планом автора диссертации.
Цель работы и её задачи. Основной целью диссертационной работы является разработка композитных сталебетонных элементов высокой несущей способности на основе усиления (армирования) бетонного ядра арматурой различного вида.
Научная новизна полученных результатов. Научная новизна полученных результатов исследований, приведенных в диссертации, состоит в следующем:
-
Установлено, что армирование бетонного ядра сталебетонного элемента высокопрочной арматурой в виде канатов К-7 повышает несу-дую способность сталежелезобетонного элемента, однако при начале текучести стальной трубы высокопрочная проволока не достигает условного предела текучести, что не позволяет полностью использовать потенциальные возможности продольного армирования ядра канатами К-7.
-
Установлено, что армирование бетонного ядра сталебетонного элемента стержневой арматурой класса Л-Ш повышает несущую способяость сталежелезобетонного элемента, при этом стержневая арматура достигает предела текучести при разрушении сталежелезобетонного элемента, т.е. потенциальные возможности армирования ядра стержнями A-Ш используются полностью.
-
Установлено, что продольное армирование оказывает влияние на продольную жесткость сталежелезобетонного элемента, причем стерж. невая арматура повышает жесткость (модель деформации), а канатная арматура, наоборот, снижает жесткость сталежелезобетонного элемента.
-
Установлено, что расчет несущей способности армированных сталебетонных элементов можно производить по методу профЛ.КЛуипи с дополнительным слагаемым, характериуующим несущую способность продольного армирования. Установлено, что сталежелезобетонные элементы с канатной арматурой обладают повышенной поперечной деформа-тивностьго, происходящей за счет эффекта развивки каната при его продольном сжатии. Дана расчетная формула для определения прочности таких элементов.
-
Сделан вывод о том, что продольное армирование бетонного ядра высокопрочными канатами К-7 может быть эффективным при использовании высокопрочных труб с достаточной толщиной стенки, способной противостоять эффекту развивки канатов при их продольном сжатии.
Практическая и экономическая значимость работы состоит в том, что разработанная методика и рекомендации по расчету несущей способности сталежелезобегонных элементов при сжатии могут быть исполь зеваны при проектировании сильно нагруженных конструкций высокой несущей способности, как-то: элементов большепролетных мостов, каркасов многоэтажных и высотных зданий и т.п.
Разработанное армирование сталебетонных элементов представляет интерес для производственных организаций, занимающихся строительством больших мостов и возведением современных зданий повышенной этажности, либо высотных зданий,
Основные положения диссертации, выносимые на защиту. На защиту выносятся:
разработанная методика экспериментальных исследований, отли-чающаяся возможностью получения более совершенных результатов испытания опытных образцов благодаря особенностям их конструкции, в частности наличию рабочей зоны для измерений деформаций образца и усиления приторцевых (ослабленных) зон за счет большей толщины стенок труб, вследствие предварительной механической обработки (приточки) труб;
результаты экспериментальных исследований, отличающиеся от известных классом и видами арматуры для продольного армирования
бетонного ядра сталебетонных опытных образцов;
новые установленные научные факты характера изменения прочности и модуля деформации сжимаемых сталежелезобетонных элементов с изменением вида и содержания арматуры в бетонном ядре;
разработанные рекомендации по расчету прочности сталежелезобетонных образцов.
Автором лично разработана методика эксперимента, изготовлены опытные образцы, выполнена подготовка их к испытанию, произведены испытания опытных образцов и сделана обработка испытаний, выполнен анализ результатов испытаний, дана оценка, в том числе и статическая результатов испытаний, разработаны варианты теоретического обобщения результатов испытания и определены оптимальные, рекомендуемые методы расчета прочности сталежелезобетона при осевом центральном сжатии, подготовлен доклад на международную конференцию совместно с соавторами, в котором личное участие автора состояло в предоставлении фактического научного материала доклада (графики, таблицы, основные научные данные).
Апробация работы. Полученные в исследованиях и приведенные в диссертации результаты докладывались на Четвертой международной конференции по сталебетонным композитным конструкциям, состоявшейся в г.Кошице (Словакия) в 1994 г. Кроме того, отдельные результаты обсуждались на научных семинарах кафедры "Мосты и тоннели" Белорусской государственной политехнической академии.
Публикации. Основные положения диссертации изложены в статье: "Исследование несущей способности сталежелезобетонных композитных элементов", опубликованной в трудах Международной конференции (на английском языке).
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, общей характеристики работы и трех глав основной части, а именно: литературного обзора (первая глава), методики эксперимента с анализом полученных результатов (вторая глава) и обоснований методов расчета сталежелезобетонных композитных элементов по прочности.
Полный объем работы 109 страниц , из них 42 страниц иллюстраций, 9 таблиц :, 12 страниц списка использованных источников из 103 наименований.