Пошук оптимальних варіантів зміцнення осердя стиснутих трубобетонних елементів

Abstract

UK: Мета. Необхідно визначити найбільш оптимальні варіанти серед запропонованих способів зміцнення осердя трубобетонних елементів, що працюють на центральний стиск. Методика. Запропонований алгоритм визначення найбільш прийнятних конструктивних рішень для трубобетонних елементів, що мають підвищену міцність, базується на порівнянні коефіцієнтів ефективності роботи досліджуваних зразків, що відповідають різним способам зміцнення ядра. Для отримання результатів, які дають можливість в достатній мірі судити про ефективність трубобетонних елементів при осьовому стиску в залежності від способу зміцнення осердя, були запроектовані та виготовлені три групи зразків: 1) з осердями з високоміцного бетону; б) з осердями, зміцненими поздовжньою стрижневою арматурою; в) багатошарові осердя різного типу. Під час експериментальних досліджень були визначені несуча здатність та напружений стан даних зразків. Про раціональність використання трубобетонних елементів було вирішено судити за значеннями коефіцієнтів ефективності їх роботи. Результати. Встановлено, що зі збільшенням несучої здатності трубобетонного елемента будь-яким із запропонованих методів, ефективність роботи бетону осердя знижується. При аналізі значень коефіцієнтів ефективності роботи трубобетону в цілому mb.cf та ефективності роботи бетонного осердя ηb.cf виявилося, що найбільше значення першого показника спостерігалося в елементах кільцевого перерізу, а відповідно найбільше значення другого – в елементах зі сталевих труб, заповнених високоміцним бетоном. Окрім того, при визначенні, який спосіб зміцнення осердя необхідно приймати при проектуванні конструкції, необхідно враховувати індивідуально як особливості умов роботи даної конструкції, так і її техніко-економічні показники. Наукова новизна. Запропоновані нові конструктивні форми стиснутих трубобетонних елементів зі зміцненим осердям, в яких забезпечується сумісна робота сталевої оболонки та ядра. Визначені впливи різних конструктивних схем на деформативність, несучу здатність та ефективність роботи розглянутих елементів. Практична значимість. Представлені пропозиції щодо оцінки раціональності використання зміцнених трубобетонних елементів із різними конструктивними рішеннями.

RU: Цель. Необходимо определить наиболее оптимальные варианты среди предложенных способов упрочнения ядра трубобетонных элементов, которые работают на центральное сжатие. Методика. Предложенный алгоритм определения наиболее приемлемых конструктивных решений для трубобетонных элементов, которые обладают повышенной прочностью, базируется на сравнении коэффициентов эффективности работы исследуемых образцов, которые соответствуют разным способам упрочнения ядра. Для получения результатов, которые дадут возможность в достаточной мере судить об эффективности трубобетонных элементов при осевом сжатии в зависимости от способа укрепления сердечника, были запроектированы и изготовлены три группы образцов: 1) с сердечниками из высокопрочного бетона; б) с сердечниками, укрепленными продольной стержневой арматурой; в) многослойные сердечники различного типа. Во время экспериментальных исследований были определены несущая способность и напряженное состояние данных образцов. О рациональности использования трубобетонных элементов было решено судить по значениям коэффициентов эффективности их работы. Результаты. Установлено, что с увеличением несущей способности трубобетонного элемента любым из предложенных методов, эффективность работы бетона сердечника снижается. При анализе значений коэффициентов эффективности работы трубобетона в целом mb.cf и эффективности работы бетонного сердечника ηb.cf оказалось, что наибольшее значение первого показателя наблюдалось в элементах кольцевого сечения, а соответственно наибольшее значение второго – в элементах из стальных труб, заполненных высокопрочным бетоном. Кроме того, при определении, какой способ укрепления сердечника необходимо принимать при проектировании конструкции, необходимо учитывать индивидуально как особенности условий работы данной конструкции, так и ее технико-экономические показатели. Научная новизна. Предложены новые конструктивные формы сжатых трубобетонных элементов с укрепленным сердечником, в которых обеспечивается совместная работа стальной оболочки и ядра. Определены влияния различных конструктивных схем на деформативность, несущую способность и эффективность работы рассмотренных элементов. Практическая значимость. Представлены предложения по оценке рациональности использования усиленных трубобетонных элементов с различными конструктивными решениями.

EN: Purpose. To identify the best options for strengthening the core of compressed tube confined concrete elements. Methodology. The proposed algorithm for determining the most suitable design solutions for tube confined concrete elements with increased strength. It is based on a comparison of the effectiveness of the coefficients of samples To obtain experimental results that will enable to judge sufficiently on the operation characteristics of these elements in axial compression depending on how the core is strengthened the following groups of samples were designed and manufactured: a) samples of the of high-strength concrete cores; b) samples of core strengthened by longitudinal reinforcement. c) multi-core samples of various types. During experimental studies identified strength and stress-strain state of these samples. The analysis of the obtained values of the efficiency coefficients of studied samples is performed. It will give insight on the rationality of the use of a specific method. Findings. By reinforcing the core by different methods we can significantly increase both core strength and bearing capacity of the tube confined concrete element on the whole. But the effectiveness of the concrete core in this case is somewhat reduced. The highest rate coefficient of efficiency of the tube confined concrete in general mb.cf observed in cores annular section. And the highest rate coefficient of the performance concrete core ηb.cf observed in cores filled with high-strength concrete. In determining how to strengthen the core it must be taken when designing structures, it should be considered individually as a particular operation environment of the construction and its technical and economic properties. Originality. The proposed new structural forms of the tube confined concrete elements with reinforced cores. The influence of various design schemes to deformation, strength and effectiveness of tube confined concrete elements. Practical value. The propositions to determine the most optimal variants of core reinforcement of compressed tube confined concrete elements are given.