Металеві конструкції

ОСОБЛИВОСТІ РОБОТИ ТРУБОБЕТОННИХ СТЕРЖНІВ ПРИ КОРОТКОЧАСНІЙ ДІЇ НАВАНТАЖЕННЯ

Сьогодні накопичено чималий обсяг дослідниць­кого матеріалу, що характеризує роботу трубо­бетонних елементів під навантаженням. Резуль­тати досліджень свідчать про підвищену несучу здатність трубобетонних елементів, у яких бетон працює в умовах об'ємного напруженого стану.

Для оцінки ефективності роботи трубобетон - ного елемента запропоновано використовувати два коефіцієнти: Г) — коефіцієнт ефективності ро­боти бетонного ядра

Оь (12-1)

Д

Рис. 12.1. Характерні перерізи трубобетонних елементів: а — трубобетонний елемент суцільного перерізу; б — елемент

„труба в трубі"; в — трубобетонний елемент з ядром із центрифугованого бетону; z — елемент з ядром, армованим стержневою поздовжньою арматурою; д — елемент з ядром, армованим прокатним профілем; е — елемент у вигляді труби квадратного перерізу, заповненої бетоном.

Де Rb — призмова міцність бетону; сть — по­здовжні напруження в бетоні у момент досягнен­ня елементом граничного стану за міцністю

N - RSAS

(12.2)

Де As, Аь — відповідно площі перерізу сталевої оболонки та бетонного осердя; N — несуча здат­ність трубобетонного елемента.

Коефіцієнт ефективності роботи трубобетонно­го елемента т, що дорівнює відношенню несучої здатності трубобетону до несучої здатності ядра та оболонки, визначених окремо, обчислюють за формулою

N

(12.3)

RbAb + RSAS

У результаті експериментальних досліджень доведено, що коефіцієнти Т] і m залежать від тов­щини стінки труби та міцності бетону. Коефіцієнт т] перебуває в межах 1,5...3, а коефіцієнт т — в межах 1,3...2. Таким чином, трубобетон має у пів - тора-два рази більшу несучу здатність, ніж за­лізобетон, за однакових витрат бетону та сталі.

Експериментальними дослідженнями доведе­но, що залежно від міцності бетону під дією на­вантаження трубобетонні елементи руйнуються по-різному. В трубах, заповнених бетоном зви­чайної міцності, після досягнення поздовжніми відносними деформаціями значень (240...300) • 10~5 деформації продовжують інтенсивно зростати при незначному збільшенні зусилля, спостерігається процес текучості. В зразках, заповнених високо­міцним бетоном, навантаження збільшуються аж до досягнення поздовжніми деформаціями зна­чень (450...500) ■ 10~5, після чого настає крихке руйнування зразка. Процес текучості при цьому практично відсутній.

За приростом поздовжніх єпозд та поперечних епоп. деформацій визначено коефіцієнти попереч­ної деформації трубобетону vt6, що досягають значень 0,5...0,6. Аналіз закономірності розвитку цього коефіцієнта свідчить про наявність бічного тиску між бетоном і трубою та про розвиток мік - ротріщин у бетоні зі збільшенням навантаження.

Завдяки численним дослідженням розкрита сутність роботи трубобетону під навантаженням. З досягненням межі текучості збільшення по­здовжніх напружень в трубі-оболонці практично припиняється. Поперечні напруження в трубі в початковий період навантаження збільшуються малопомітно. У поперечному напрямку на почат­ковому етапі завантаження обтиснення бетону не­значне, та зі зростанням навантаження воно різко збільшується. Бічний тиск на бетон створює об'ємний напружений стан, перешкоджає розши­ренню бетону та розвитку мікротріщин. Цим по­яснюються позитивні властивості трубобетону — його підвищена несуча здатність та висока де- формативність. Складний напружений стан бе­тонного осердя гальмує появу тріщин. Завдяки бічному тиску процес деформування бетону без порушення його суцільності може тривати аж до переходу бетону в псевдопластичний стан.

Несуча здатність трубобетону залежить від способу прикладення навантаження. Елементи, в яких навантаження прикладене на комплексний переріз або тільки на бетон, мають приблизно од­накову несучу здатність, а елементи, в яких на­вантаження прикладене тільки до труби, мають значно меншу несучу здатність.

Існують три види руйнування трубобетону від стику. Зразки зі значною товщиною стінки (t/d > 0,03) характеризуються досягненням ве­ликих поздовжніх деформацій та виникненням кільцевих складок в оболонці. У елементів, що мають меншу товщину стінки, у граничному стані за міцністю спостерігається поява поздовжніх тріщин в трубі-оболонці. У трубах, заповнених ви­сокоміцним бетоном, спостерігається руйнування бетонного осердя від зсуву верхньої частини відносно нижньої під кутом = 60°.

Певними особливостями характеризується ро­бота трубобетону й при позацентровому стисненні. Деформації в розтягненій зоні труби зростають значно повільніше, ніж в стисненій, що пояс­нюється активною роботою бетону при стисненні. Зі збільшенням ексцентриситету ефективність роботи трубобетону значно зменшується.

Граничним станом за міцністю для трубобе­тонного елемента варто вважати такий, за якого поздовжні напруження в трубі-оболонці досяга­ють межі текучості. Поздовжні напруження в ядрі в цей час значно перевищують призмову міцність бетону.