Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Состояние вопроса. цель и задачи исследования 8
1.1. Основные сведения о трубобетонных конструкциях 8
1.1.1. Конструктивные особенности элементов из стальных труб, заполненных бетоном 8
1.1.2. Обзор способов усовершенствования трубобетонных конструкций 14
1.1.3. Анализ существующих методик расчета прочности трубобетонных конструкций, работающих на сжатие в области случайных эксцентриситетов 16
1.2. Обзор исследований физико-механических свойств бетона, твердеющего под давлением 29
1.3. Выводы по результатам аналитического обзора 37
1.4. Цель и задачи работы 38
Глава 2. Прочность и напряженно-деформированное состояние сталетрубобетонных элементов 40
2.1. Расчетная модель и основные допущения 40
2.2. Физическая модель бетона 46
2.3. Физическая модель стальной оболочки 52
2.4. Зависимости для определения напряжений в бетонном ядре и стальной оболочке 58
2.5. Предельные напряжения в бетонном ядре 62
2.6. Выводы по главе 2 66
Глава 3. Методика экспериментального исследования сталетрубобетонных элементов 68
3.1. Исходные материалы 68
3.2. Экспериментальное исследование работы сталетрубобетонных элементов 69
3.2.1. Конструкция опытных образцов 70
3.2.2. Методика изготовления экспериментальных сталетрубобетонных образцов с предварительно обжатым ядром 75
3.2.3. Приборы и оборудование 81
3.2.4. Методика проведения испытаний 83
3.3. Выводы по главе 3 90
Глава 4. Результаты экспериментального исследования сталетрубобетонных элементов и оценка эффективности расчетной методики 91
4.1. Результаты испытаний сталетрубобетонных элементов с предварительно обжатым ядром 94
4.2. Результаты испытаний сталетрубобетонных колонн с необжатым ядром 116
4.3. Анализ результатов испытаний образцов СТБ и СТБО 127
4.4. Оценка эффективности расчетной методики 134
4.5. Предложение по совершенствованию конструктивного решения 139 сталетрубобетонных колонн 139
4.6. Выводы по главе 4 140
5. Основные результаты работы 142
Библиографический список 144
Приложение
- Обзор исследований физико-механических свойств бетона, твердеющего под давлением
- Зависимости для определения напряжений в бетонном ядре и стальной оболочке
- Экспериментальное исследование работы сталетрубобетонных элементов
- Результаты испытаний сталетрубобетонных колонн с необжатым ядром
Введение к работе
Актуальность темы: Конструкции из стальных труб, заполненных бетоном, находят все большее применение в мировой строительной практике. В ста-летрубобетонном элементе внешняя оболочка выполняет одновременно функции и продольного и поперечного армирования. Она воспринимает все усилия, независимо от их направления и угла действия. Также стальная труба, выступая в роли внешней арматуры, в значительной степени препятствует развитию микротрещин в бетонном сердечнике. Стенки трубы, вследствие заполнения бетоном, обладают повышенной устойчивостью, как местной, так и общей.
Трубобетонные конструкции очень надежны в эксплуатации. В предельном состоянии, например, они не теряют несущую способность мгновенно, как железобетонные, а еще длительное время способны выдерживать нагрузку. Многочисленными исследованиями установлено, что, получая большие деформации, трубобетонный стержень и дальше может нести значительную нагрузку.
Требования технологического процесса производства практически не ограничивают области применения сталетрубобетона (СТБ), который может хорошо работать при сложном температурно-влажностном режиме в условиях агрессивной среды, при любых пролетах зданий и сооружений, при любом характере оборудования значительного числа производств, где применение обычного железобетона затруднительно.
Особенно ярко преимущества трубобетона проявляются в центрально сжатых элементах при больших нагрузках.
Тем не менее, достаточно широко известны и некоторые недостатки трубо-бетонных элементов. Одним из основных конструктивных недостатков трубо-бетонных колонн является то, что из-за разницы в коэффициентах поперечных деформаций бетона и стали при эксплуатационных нагрузках внутреннее бетонное ядро и стальная оболочка работают не эффективно.
Теоретические исследования, выполненные в этом направлении, позволили некоторым специалистам сделать вывод о том, что в большинстве случаев тру-бобетон представляет собой недостаточно технически совершенную конструкцию, в которой труба фактически является опалубкой, работающей как обойма лишь перед разрушением бетонного ядра.
В последнее время предпринимаются попытки устранить некоторые конструктивные недостатки трубобетонных элементов.
Совершенствование сжатых трубобетонных конструкций связано, во-первых, с применением высокопрочных материалов, а, во вторых, с обеспечением наиболее благоприятных условий совместной работы стальной оболочки и бетонного ядра на всех этапах нагружения.
Один из способов усовершенствования трубобетонных конструкций - использование в них бетона, твердеющего под воздействием прессующего давления. Многими исследователями отмечается, что за счет приложения избыточного давления на бетонную смесь значительно увеличиваются прочностные и деформативные свойства бетона. В процессе прессования бетонной смеси при изготовления сталетрубобетонных элементов внешняя стальная оболочка получает предварительное растяжение и после сброса прессующего давления обжимает бетонное ядро.
Работа трубобетона значительно отличается от работы стальных и железобетонных конструкций. Специфические особенности работы бетона и трубы в условиях трубобетонных элементов требует соответствующего подхода к их расчету и конструированию.
Однако, несмотря на множество проведенных исследований трубобетонных конструкций, вопрос о выборе критерия, характеризующего наступление в них предельного состояния, остается открытым. Предлагаемые методики расчета СТБ элементов не позволяют учитывать действительное напряженно-деформированное состояние бетонного ядра и стальной оболочки и часто демонстрируют значительное расхождение с опытными данными. В действую-
щих нормативных документах отсутствуют какие-либо предложения по расчету и проектированию трубобетонных конструкций.
В данной работе сделана попытка разработать методику расчета сталетрубобетонных элементов круглого и кольцевого сечения, работающих на сжатие в области случайных эксцентриситетов.
Цель работы - разработка методики расчета прочности сталетрубобетонных элементов с предварительно обжатым ядром (СТБО), работающих на сжатие в области случайных эксцентриситетов.
Научную новизну работы составляют:
методика расчета прочности сталетрубобетонных элементов с предварительно обжатым ядром, работающих на сжатие в области случайных эксцентриситетов;
результаты анализа экспериментальных данных, полученных в ходе исследования напряженно-деформированного состояния, прочности и трещиностойкости центрально сжатых сталетрубобетонных элементов с предварительно обжатым ядром;
конструкция сталетрубобетонного элемента с предварительно обжатым ядром, усиленным высокопрочной продольной арматурой.
Практическую ценность работы представляют разработанные методика расчета прочности сталетрубобетонных конструкций, работающих на сжатие в области случайных эксцентриситетов и материалы «Рекомендаций по расчету и проектированию сталетрубобетонных колонн».
Внедрение результатов. Настоящая работа выполнена в соответствии с грантом конкурса проектов «Ползуновские гранты» г. Барнаул по теме «Трубо-бетонные сжатые элементы из опрессованного бетона, усиленного высокопрочной арматурой». Результаты работы приняты к применению в ОАО «Магнитогорский ГИПРОМЕЗ» и использовались при подготовке материалов «Рекомендаций по расчету и проектированию сталетрубобетонных колонн». Разработанная методика расчета применялась при оценке действительного напряженно-деформированного состояния колонн несущего каркаса здания аквапарка «Во-
допад чудес» г. Магнитогорска, выполненных из стальных труб с наружным диаметром 426 мм, заполненных бетоном.
Структура диссертационной работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав, выводов по работе, библиографического списка и приложений.
В первой главе выполнен аналитический обзор результатов экспериментальных исследований трубобетонных конструкций и методов их расчета, а также технологии, физико-механических свойств и методов оценки прочностных и деформативных характеристик бетонов, твердеющих под давлением.
Во второй главе разработана общая методика расчета прочности элементов СТБ и СТБО. Она основана на рассмотрении трансверсально-изотропной модели трубобетона, являющейся дальнейшим развитием ортотропной модели Н. И. Карпенко применительно к расчету исследуемых элементов. При этом вводится новый критерий, характеризующий наступление предельного состояния исследуемых элементов. Получены основные уравнения для теоретической оценки НДС сталетрубобетонных элементов при тех уровнях нагружения, на которых еще сохраняется совместная работа бетонного ядра и стальной оболочки. По данной методике составлен и реализован на ЭВМ алгоритм расчета прочности сталетрубобетонных элементов, работающих на сжатие в области случайных эксцентриситетов.
В третьей главе изложены методики изготовления и экспериментального исследования СТБО и СТБ элементов.
Четвертая глава содержит результаты экспериментального исследования экспериментальных образцов, а также результаты сопоставления результатов расчета по предложенной методике с данными, как собственных экспериментальных исследований, так и приведенных в работах Л. И. Стороженко, А. А Сахарова и А. И. Шахворостова.
Работа выполнена в 2001-2004 годах на кафедре строительных конструкций Магнитогорского государственного технического университета им. Г. И. Носова.
Обзор исследований физико-механических свойств бетона, твердеющего под давлением
Одним из путей повышения эффективности конструкции трубобетонных элементов является применение в них высокопрочных материалов - стали и бетона.
Известно, что применение высокопрочного бетона обеспечивает снижение расхода материалов, а, следовательно, и веса конструкции, до 25-40 %, что приводит, в конечном счете, к уменьшению общей стоимости строительства. Экономия составляет в среднем 10-15 %.
Наиболее простым способом получения высокопрочных бетонов, как может показаться на первый взгляд, является применение для производства бетона высокоактивных цементов высоких марок и добавок (модификаторов, пластификаторов и др.). Однако при более пристальном рассмотрении проявляются достаточно серьезные проблемы в основном технологического свойства, что в определенной степени сдерживает широкое внедрение такого способа получения высокопрочных бетонов. К ним можно отнести: относительно высокую стоимость высокоактивных цементов, несовершенство технологии их изготовления, необходимость более жесткого контроля качества на всех технологических этапах. Кроме того, высокоактивные цементы менее однородны и хуже хранятся.
В последние десятилетия ведется активный поиск способов получения бетонов высоких классов без применения высокоактивных цементов и добавок [2,3,5,11,31,51,53,54,65,66,71-73,84,95,111,112,119,120,123]. Весьма эффективными являются различные способы уплотнения бетонной смеси.
Из опыта отечественных и зарубежных ученых и исследователей следует, что среди различных способов интенсификации уплотнения бетонной смеси, таких как кратковременное прессование [3,5,95], прессвакуумирова-ние [112], центрифугирование [114], виброгидропрессование [31], виброштампование [126], вибропрокатка и длительное прессование [50,51,65,66,71-73], последний имеет неоспоримое превосходство.
Метод длительной механической опрессовки бетонной смеси давлением показал очень высокую эффективность [50,73]. Наложение на смесь длительного давления создает существенные преимущества как по условиям формирования структуры бетона, так и в работе конструкции в целом.
В литературе [65,66] приведены данные, свидетельствующие о повышении прочности бетона, твердеющего под давлением по сравнению с исходным не менее чем в 1,5 раза. Практическое использование такого бетона позволяет сократить расход бетона и арматуры, снизить вес конструкции. Повышенная деформативность опрессованного бетона - еще одно его положительное качество - позволяет применять в конструкциях из такого материала высокопрочную арматуру с высоким коэффициентом использования ее проч ностных свойств. Не стоит забывать и про повышенную водонепроницаемость, морозостойкость, износостойкость, долговечность и трещиностой-кость бетона, твердеющего под давлением. И, что особенно важно, такая технология позволяет, варьируя величиной давления на бетонную смесь, получать необходимые прочностные и деформативные качества бетона, а это еще один шаг по направлению к решению основной задачи современной науки о материалах - создание материала с определенными свойствами, заранее заданными в некоторых пределах.
Для изготовления изделий из бетона, твердеющего под давлением, можно после некоторых технологических усовершенствований с успехом использовать существующие заводы железобетонных конструкций. Также эти конструкции, при наличии соответствующей оснастки, можно изготавливать на строительной площадке. Эксплуатировать такие конструкции дешевле и менее трудоемко.
К недостаткам железобетонных конструкций из бетона, твердеющего под давлением можно отнести увеличение технологических расходов, усложнение оснастки и повышение требований к персоналу, недостаточная расчетно-теоретическая база. Однако, экономический анализ на всех стадиях изготовления, монтажа и эксплуатации изделий из опрессованного бетона доказал его право на существование [73].
Эффективность применения прессованного бетона была показана еще в 20-х годах XX века Е. В. Робертсом и Л. Е. Лесе [130], которые применяли механическую опрессовку для получения цементного камня с прочностью на сжатие до 375 МПа. Другой исследователь - Д. М. Рой [132] - при изготовлении образцов использовал давление порядка 360 МПа и тепловую обработку при температуре 250 С, что привело к получению цементного камня с прочностью на сжатие 665 МПа. Из других зарубежных ученых, продвигающих идею прессования бетонной смеси в жизнь особо можно отметить Е. Фрейсинэ [111], Р. Лермита [53], И. Ф. Идеи [124], А. Гумела [127], И. И. Ба-ломея [120].
Зависимости для определения напряжений в бетонном ядре и стальной оболочке
В данной расчетной модели принимаются следующие основные допущения: 1. Материалы бетонного ядра и стальной оболочки трансверсально-изотропны и подчиняются обобщенному закону Гука. 2. При рассмотрении напряженно-деформированного состояния сталетру-бобетонных элементов направления их геометрических осей симметрии считаются совпадающими с направлениями нормалей главных площадок для всех этапов загружения, включая предельное состояние. 3. При передаче осевого сжимающего усилия на бетон и стальную оболочку предполагается совместная работа ядра и оболочки вплоть до наступления предельного состояния. 4. В предельном состоянии бетонное ядро находится в условиях объемного сжатия, а стальная труба - в состоянии плоского напряженного состояния. 5. После наступления текучести напряжения в стальной трубе считаются постоянными и равными напряжениям в момент наступления пластического состояния. При этом материал оболочки подчиняется условию начала пластичности Губера-Мизеса-Генки. 6. Для элементов круглого и кольцевого сечения, учитывая слабое влияние промежуточных тангенциальных напряжений сг6г на трещиностойкость и прочность бетонного ядра, принимаем в расчетах тангенциальные напряжения аьт равными радиальным сг .
Четвертое допущение, определяющее наступление предельного состояния при расчетах сталетрубобетонных конструкций, нуждается в пояснении.
Ранее исследователи для таких элементов отмечали три характерные стадии напряженно-деформированного состояния, по которым в той или иной мере можно судить о наступлении в них предельного состояния.
Одна из них - достижение максимальной продольной силы безотносительно к деформациям СТБ элементов, т.е. полную потерю ими несущей способно- сти. Эту стадию принимали за исходную при построении теоретической расчетной модели трубобетонных элементов А. А. Долженко [29], Л. К. Лукша [55,57], И. Г. Людковский [58,59] и ряд других исследователей. Не вдаваясь в анализ достоверности принятых при этом предпосылок и допущений, а только опираясь на имеющиеся опытные данные, можно утверждать, что допускать соответствующее этой стадии напряженно-деформированное состояние трубобетонных элементов не следует. Задолго до наступления этой стадии НДС продольные относительные деформации трубобетонных элементов достигаютчрезмерно больших величин (10... 15 %). Эксплуатация реальных конструкций при таких деформациях не возможна.
Другая стадия, свидетельствующая, по мнению ряда специалистов, о наступлении предельного состояния - это достижение продольными деформациями стальной обоймы какой-то заранее заданной максимально возможной величины. Эта величина связывается с окончанием упругой работы внешней стальной оболочки, так как многие считают невозможным оценить напряженное состояние трубобетонного стержня при работе стали за пределом пропорциональности. Отметим здесь только один очевидный недостаток такого подхода. Он сводится к тому, что при применении в качестве обоймы высокопрочной стали, ее прочность может быть недоиспользована.
И еще одна из рассматриваемых стадий подразумевает достижение в продольном направлении в трубе-оболочке напряжений текучести (физических или условных). Эта точка зрения является более обоснованной и чаще других применяется при проведении современных исследований трубобетона многими специалистами. Однако при внимательном рассмотрении данного вопроса можно отметить некоторые противоречия между таким подходом к расчету и получаемыми экспериментальными данными. Во-первых, как показал анализ работ ряда авторов, выполненный Л. К. Лукшой [57], для трубобетонных элементов с относительно тонкими стенками обоймы упругая стадия работы может заканчиваться намного раньше, чем продольные деформации стальной трубы достигнут рекомендуемого выше значения. Такие же данные получены и нами при проведении экспериментов. Во-вторых, принимая эту стадию НДС за предельную, сложно объяснить наблюдаемое в опытах существенное увеличение несущей способности трубобетонных элементов, имеющих предварительное растяжение обоймы и боковое обжатие бетона. Согласно рассматриваемой методике, при прочих равных условиях, элементы с предварительно напряженной в поперечном направлении обоймой должны раньше достигать предельного состояния, чем СТБ колонны. На практике этого не наблюдается. В условиях выполненных нами предварительных экспериментов, при нагрузках, превышающих, по крайней мере, на 8...18 % уровень начала текучести трубы, всегда сохранялось примерное равенство между деформациями бетона и стали в продольном направлении, т.е. их совместная работа продолжалась. Сопоставления опытных величин относительных деформаций для элементов СТБ и СТБО с результатами экспериментально-теоретических исследований закономерностей продольного деформирования бетона в условиях трехосного сжатия [60,93] позволяют утверждать, что в начальной стадии текучести оболочки бетонное ядро может иметь значительные резервы с точки зрения его прочности. Учитывая возможность перераспределения усилий между сталью и бетоном можно предположить, что за несущую способность в таких случаях следует принимать нагрузку несколько выше значений, соответствующих началу текучести оболочки.
Проведенный экспериментально-теоретический анализ показывает, что за допустимую для трубобетонных элементов можно принимать нагрузку, соответствующую достижению напряжений в бетоне уровня верхней границы мик-ротрещинообразования Rvcrc, если металл внешней оболочки при этом находится в состоянии текучести. В наших опытах, как правило, образование макротрещин происходило на одной из следующих ступеней нагружения элемента после перехода стальной трубы в текучее состояние. Относительные продольные деформации бетона, при этом находились в интервале (160...350)х10"5, что вполне допустимо с точки зрения ограничения предельных деформаций конструкций. Для сжатого элемента такое состояние может считаться относительно безопасным.
Экспериментальное исследование работы сталетрубобетонных элементов
С целью практической оценки эффективности работы элементов СТБО были проведены испытания лабораторных образцов. Для сравнения прочностных и деформативных характеристик были также изготовлены аналогичные образцы СТБ.
Лабораторные исследования проводились на образцах с внешними размерами 159x600 мм и 219x1000 мм. Образцы представляли собой цилиндрический сталетрубобетонный элемент с кольцевым поперечным сечением. Материалом ядра элементов СТБО служил опрессованный бетон, а элементов СТБ -обычный бетон.
Исследуемые элементы СТБО диаметром 159 мм имели в поперечном се-чении отверстие диаметром порядка 45..50 мм. Внешней оболочкой для них служили стальные электросварные трубы диаметром 159 мм, геометрические размеры и основные физико-механические характеристики которых приведены в п. 3.1. (серии 03.159.1,5, 03.159.3, 03.159.6). При изготовлении, для определения оптимального давления, также варьировалась величина осредненного давления обжатия (1,2 МПа, 1,8 МПа, 3 МПа) на элементах со средней толщиной стенки равной 3 мм (серии Ol.159.3, 02.159.3, ОЗ.159.3). Конструкция и внешний вид образцов этих серий изображены на рис. 3.2-1.
Элементы с размерами 219x1000 мм имели в поперечном сечении отверстие диаметром порядка 50..60 мм. Для их изготовления использовались стальные электросварные трубы с наружным диаметром 219 мм и толщиной стенки порядка 6 мм (серия 03.219.6). Осредненное давление при этом было постоянным и равным 3 МПа. Конструкция и внешний вид образцов этой серии изображены на рис. 3.2-2.
Кроме того, для сравнения были изготовлены СТБ образцы без предварительного обжатия кольцевого и круглого сечений с аналогичными размерами (серии Н.159.3, Н.159.6, Н.219.6, НО.159.3, НО.159.6, НО.219.6). Конструкция и внешний вид образцов этих серий показаны на рис. 3.2-3 и 3.2-4.
В маркировке серий приняты следующие условные обозначения: Н - цилиндрический образец с необжатым ядром; О N- цилиндрический образец с обжатым ядром, где N- округленная до целого числа вели чина давления обжатия; 159 или 219 - внешний диаметр оболочки; 1,5, 3, 6 - средняя толщина стенки оболочки.
Ввиду отмечаемого многими исследователями неоднородного напряженного состояния по высоте элемента и концентрацией напряжений в приопорнои части, торцы стальных труб усиливались продольной арматурой в виде стерженьков 0 10 A-I длиной равной диаметру стальной оболочки.
Все опытные элементы для обеспечения благоприятных условий твердения бетона после изготовления закрывались торцевыми крышками размерами 160х160хЮ мм и 230x230x10 мм соответственно наружному диаметру образца.
Все экспериментальные образцы до испытаний хранились в одинаковых условиях при температуре 20±3 С.
Результаты испытаний сталетрубобетонных колонн с необжатым ядром
Характер разрушения образцов СТБ в целом соответствовал данным, полученным при испытании образцов СТБО: - для элементов серии НО. 159.6 и Н. 159.6, имеющих относительно толстую стенку (5/d = 0,038), характер разрушения практически не отличался от образцов 0.159.6. Однако предел упругой работы таких элементов был на 30..40 % ниже, чем у аналогичных образцов с обжатым ядром; - для элементов со средней толщиной стенки 8/d = 0,019 и 8/d = 0,027 (образцы серии НО. 159.3, Н. 159.3 и Н.219.6) наблюдалось разрушение элемента также от сдвига верхней части бетонного ядра по отношению к нижней под углом 45...60 . Внешний вид разрушения испытанных образцов совпадает с показанным нарис. 4.1-1 -4.1-2. После окончания испытаний с разрушенных образцов срезались торцевые крышки и снималась оболочка, а бетонное ядро извлекалось. На поверхности бетонного ядра при осмотре обнаружены трещины, которые для образцов с относительной толщиной стенки равной 8/d = 0,038 располагались вертикально, или под углом около 10...20 к продольной оси элемента. Наибольшая концентрация трещин и раздробление бетона наблюдалась в зоне образования складки. Образовавшиеся на стальной оболочке в результате местной потери устойчивости гофры были заполнены раздробившемся бетоном. Бетонное ядро при незначительных механических воздействиях разваливалось на несколько частей. Образец после снятия оболочки и бетонное ядро показаны на рис. 4.2-1. Для образцов со средней относительной толщиной стенки 8/d = 0,019 и 8/d = 0,027 микротрещины в бетонном ядре располагались наклонно. Магистральная трещина при этом располагалась под углом порядка 45...60 к продольной оси элемента. Ядро повторяло форму оболочки.
При ударе ядро распа далось на два крупных обломка по магистральной трещине и несколько маленьких. По результатам замера деформаций на стальной оболочке и в бетонном ядре построены зависимости «N-є» для всех образцов СТБ. Характерные зависимости «N-e» приведены на рис. 4.2-2...4.2-5.
По данным зависимостям можно проследить, что предел упругой работы сталетрубобетонных элементов из обычного бетона достигается при нагрузке, равной: - для образцов серии НО.159.6 Ne{ = 0,39... 0,41 Nu; - для образцов серии НО. 159.3 Nei = 0,50...0,53 Nu\ - для образцов серии Н. 159.6 Ne! = 0,45...0,47 Nu\ - для образцов серии Н. 159.3 Nei = 0,56...0,58 Nu; - для образцов серии Н.219.6 Ne[ = 0,54...0,58 Nu. Текучесть в стальной оболочке наблюдается при напряжениях, равных: - для образцов серии НО.159.6 Ny = 0,50..0,52 Nu; - для образцов серии НО. 159.3 Ny = 0,59..0,60 Nu; - для образцов серии Н. 159.6 Ny = 0,52..0,56 JV„; - для образцов серии Н. 159.3 Ny = 0,61..0,65 Nu; - для образцов серии Н.219.6 Ny = 0,63...0,68 Nu. Достижение верхней границы трещинообразования в бетонном ядре, о чем свидетельствовали показания ультразвукового прибора Пульсар 1.0, наблюдалось при напряжениях, равных: - для образцов серии НО.159.6 Л = 0,55..0,58 Nu\ - для образцов серии НО. 159.3 Ncrc = 0,64..0,66 Nu\ - для образцов серии Н. 159.6 Ncrc = 0,56..0,60 iV„; - для образцов серии Н. 159.3 Ncrc = 0,65..0,69 Nu; - для образцов серии Н.219.6 Ncrc = 0,70...0,78 Nu. Необходимо заметить, что для элементов СТБ уровень Rcrc и Rvcrc повышается по сравнению с исходным бетоном в 2,2...2,4 раза. Примерно такие же ре зультаты получены Л. И. Стороженко [99] при изучении процесса трещинооб-разования в ядре трубобетонных элементов с помощью ультразвука (прибор УКБ-1М).
В экспериментах, проведенных Л. И. Стороженко, верхняя и нижняя граница трещинообразования для трубобетонных элементов превышало эти же характеристики для бетонного цилиндра без оболочки в 2,3...2,5 раза. Rvcrc для трубобетона совпадало со значениями нагрузки N= (0,65...0,70) Nu, что хорошо согласуется с данными, приведенными в таблице 4-1 (серии НО. 159.6, НО.159.3, Н.219.6, Н.159.6, Н.159.3, столбец 9). В наших экспериментах верхняя граница трещинообразования достигалась при нагрузке, несколько большей нагрузки, при которой наблюдалась текучесть стальной оболочки: - для образцов серии НО.159.6 на 9..10 %; - для образцов серии НО.159.3 на 11..12 %; - для образцов серии Н.159.6 на 10.. 11 %; - для образцов серии Н.159.3 на 13..14 %; - для образцов серии Н.219.3 на 12..14 %. Также по данным эксперимента построены зависимости коэффициента поперечных деформаций от относительного уровня загружения для образцов СТБ всех серий. Характерные зависимости показаны на рис. 4.2-6...4.2-9.
По ним можно проследить, что VQTE ДО уровня нагрузки 0,5 Nu колеблется в районе значений 0,3...0,32 и практически совпадает с коэффициентом поперечных деформаций стальной трубы v . Такие результаты позволяют предположить, что в элементах СТБ при малых уровнях нагружения бетонное ядро и стальная оболочка работают раздельно. Однако, как и для элементов СТБО при уровне загружения 0,6 Nu VCTEO достигает, а затем и превышает V/-. Таким образом проявляется процесс трещинообразования в бетонном ядре.
