Несучі конструкції зі сталевих труб, заповнених центрифугованим бетоном

Размещено на http://www.allbest.ru//

Размещено на http://www.allbest.ru//

Державний вищий навчальний заклад

«Придніпровська державна академія Будівництва та архітектури»

05.23.01 - Будівельні конструкції, будівлі та споруди

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук

Несучі конструкції зі сталевих труб, заповнених центрифугованим бетоном

Єфіменко Віктор Іванович

Дніпропетровськ - 2009

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Криворізькому технічному університеті Міністерства освіти і науки України.

Науковий консультант: доктор технічних наук, професор Стороженко Леонід Іванович, Полтавський національний технічний університет імені Юрія Кондратюка, професор кафедри конструкцій із металу, дерева і пластмас.

Офіційні опоненти:

доктор технічних наук, професор Савицький Микола Васильович, Державний вищий навчальний заклад «Придніпровська державна академія будівництва та архітектури», проректор з наукової роботи, завідувач кафедри залізобетонних і кам'яних конструкцій;

доктор технічних наук, старший науковий співробітник Бамбура Андрій Миколайович, Державний науково-дослідний інститут будівельних конструкцій, завідувач відділу надійності будівельних конструкцій;

доктор технічних наук, професор Азізов Талят Нуредінович, Уманський державний педагогічний університет імені Павла Тичини, завідувач кафедри технічно-технологічних дисциплін.

Захист відбудеться 4 грудня 2009 р. о 1300 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д.08.085.02 при Державному вищому навчальному закладі «Придніпровська державна академія будівництва та архітектури» за адресою: 49600, м. Дніпропетровськ, вул. Чернишевського 24а, ауд. 202.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Державного вищого навчального закладу «Придніпровська державна академія будівництва та архітектури» за адресою: 49600, м. Дніпропетровськ, вул. Чернишевського, 24а.

Автореферат розісланий 3 листопада 2009 р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради Е.М. Кваша

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Трубобетонні конструкції знайшли широке застосування в світовій будівельній практиці завдяки своїм позитивним якостям. Проте трубобетон має і свої специфічні недоліки. До істотних недоліків трубобетонних конструкцій відноситься трудність укладання бетону в трубу та складність контролю його якості. Проте ці недоліки повністю усуваються, якщо при виготовленні трубобетонних елементів бетонне ядро ущільнювати методом центрифугування, який в багатьох країнах набув широкого поширення при виробництві залізобетонних конструкцій. Тому гарантована якість укладеного в трубу бетону методом центрифугування забезпечує рішення найважливішої задачі при створенні несучих трубобетонних конструкцій.

Відомо, що центрифугований бетон має більшу міцність у порівнянні з віброваним бетоном. Отже, слід вважати, що в трубобетонному елементі, при роботі у сталевій трубі в умовах об'ємного напруженого стану, міцність бетону буде ще більша, завдяки чому можна припустити, що конструктивні елементи з центрифугованого трубобетону матимуть безперечні технічні та економічні переваги.

У даний час існує ряд нормативно-методичних, довідкових і рекомендаційних документів, які відносяться до дослідження, розрахунку, проектування та експлуатації трубобетонних і сталезалізобетонних конструкцій. Насьогодні ці питання недостатньо висвітлені відносно трубобетонних конструкцій з центрифугованим бетонним ядром.

Актуальність роботи обумовлена необхідністю дослідження об'ємного напружено-деформованого стану центрифугованих трубобетонних елементів із урахуванням впливу різних чинників, зокрема пластичних деформацій, а також створення практичного методу їх розрахунку з урахуванням вибору оптимальних параметрів.

Обрана тема дисертаційної роботи сприяє вирішенню актуальної для України проблеми створення нових ефективних несучих конструкцій та зниження вартості будівництва в цілому, що відповідає пріоритетним напрямкам розвитку науки і техніки.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дослідження, результати яких приведені в дисертаційній роботі, виконані автором у рамках пріоритетного напряму науки і техніки України згідно з Постановою Кабінету Міністрів України № 409 від 5 травня 1997 року «Про забезпечення надійності і безпечної експлуатації споруд, будівель та мереж»; Постанови Кабінету Міністрів України № 1313 від 20 серпня 2000 року «Про затвердження програми попередження і реагування на надзвичайні ситуації технічного та природного характеру на 2000-2005 роки з метою комплексного вирішення проблем захисту населення та територій від надзвичайних ситуацій техногенного й природного характеру, на користь безпеки окремої людини, суспільства, національного надбання і навколишнього середовища». Робота виконувалася відповідно до координаційного плану науково-дослідних робіт Криворізького технічного університету в галузі будівництва на 1996-2008 роки.

Мета роботи -експериментально дослідити та розробити теорію та методи розрахунку стиснутих конструкцій зі сталевих труб, заповнених центрифугованим бетоном.

Задачі дослідження:

- провести аналіз теоретичних і експериментальних досліджень центрифугованих трубобетонних конструкцій, а також роботи бетону в умовах об'ємного напруженого стану;

- провести експериментальні дослідження та виявити закономірності роботи центрифугованих елементів, що працюють на осьовий стиск;

- експериментально дослідити та виявити закономірності напружено-деформованого стану центрифугованих трубобетонних елементів, що працюють на позацентровий стиск;

- розробити методику оцінки напружено-деформованого стану та несучої здатності центрифугованих трубобетонних елементів;

- розробити методику раціонального проектування трубобетонних елементів;

- виконати дослідне проектування і будівництво споруд з конструкціями із центрифугованого трубобетону.

Об'єкт дослідження - несуча та експлуатаційна здатність трубобетонних елементів з центрифугованими бетонними ядрами різного типу. центрифугований бетон конструкція труба

Предмет дослідження - закономірності напружено-деформованого стану коротких та гнучких центрифугованих трубобетонних елементів при центральному та позацентровому стиску.

Методи дослідження:

- експериментальні методи дослідження напружено-деформованого стану та несучої здатності центрифугованих трубобетонних елементів;

- математичне та фізичне моделювання напружено-деформованого стану досліджуваних елементів;

- загальні методи емпіричних і теоретичних досліджень, методи будівельної механіки при оцінці напружено-деформованого стану досліджуваних конструктивних елементів.

Наукова новизна одержаних результатів:

- вперше одержані результати експериментальних досліджень несучої здатності та напружено-деформованого стану центрифугованих трубобетонних елементів;

- розроблено методи оцінки напружено-деформованого стану стиснутих центрифугованих трубобетонних елементів з урахуванням об'ємного напруженого стану, їх ядра та оболонки;

- розроблено методи розрахунку несучої здатності стиснутих центрифугованих трубобетонних елементів;

- запропоновані методи раціонального проектування стиснутих центрифугованих трубобетонних елементів.

Практичне значення одержаних результатів:

- запропоновані та використані в будівництві нові типи центрифугованих трубобетонних конструкцій, проведена оцінка їх техніко-економічної ефективності;

- розроблені інженерні методи розрахунку стиснутих центрифугованих трубобетонних конструкцій;

- запропоновано критерій раціонального проектування, що найбільш відповідає інженерній практиці;

- надано пропозиції до українських норм проектування сталезалізобетонних конструкцій.

Розроблений на базі проведених досліджень метод розрахунку центрифугованих трубобетонних елементів використовується в Криворізькому технічному університеті студентами будівельних спеціальностей при виконанні курсових і дипломних проектів.

Особистий внесок здобувача. Всі розробки, що наведені в дисертаційній роботі, виконані автором самостійно. Особисто сформульована мета, ідея та завдання досліджень, наукове і практичне значення роботи, висновки й рекомендації, отримані автором особисто, знайшли відображення в індивідуальних працях [5, 10, 14, 17, 18, 20, 22, 27, 32, 35, 43]. Обґрунтовано критерій раціонального проектування, проведено експериментальні дослідження, розроблено методи розрахунку трубобетонних елементів із центрифугованими бетонними ядрами, основна частина ідей, теоретичних та практичних розробок дисертації також відображені у спільних публікаціях [1 - 3, 4, 6 - 9, 11 -13, 15, 16, 19, 21 - 26, 28, 29 - 31, 33, 34, 36 - 42].

Апробація результатів дисертації. Основні положення та результати роботи доповідались і обговорювались на: Республіканській науково-технічній конференції "Досвід застосування конструкцій на основі місцевих будівельних матеріалів", Севастополь, 1987; четвертій українській республіканській науково-технічній конференції з металевих конструкцій "Розвиток, вдосконалення і реконструкція спеціальних зварних сталевих конструкцій будівель і споруд", Сімферополь, 1988; Республіканській науково-технічній конференції "Удосконалення конструкцій, що працюють на складні види деформацій, та їх впровадження в будівельну практику", Полтава, 1989; обласній науково-технічній конференції "Інтенсифікація будівельного виробництва", Полтава, 1989; п'ятій українській науково-технічній конференції з металевих конструкцій "Посилення та реконструкція виробничих будівель і споруд, збудованих в металі", Київ, 1992; Міжнародній 51-ій науково-технічній конференції професорів, викладачів, науковців, аспірантів і студентів БДПА, що присвячена 75-річчю Білоруської державної політехнічної академії "Стан і перспективи розвитку науки та підготовки інженерів високої кваліфікації в Білоруській державній політехнічній академії", Мінськ, 1995; Міжнародній конференції "Металобудівництво", Донецьк-Макіївка, 1996; VI українській науково-технічній конференції "Металеві конструкції", м. Миколаїв, 1996; другій, третій, четвертій, п'ятій, шостій, сьомій, восьмій Міжнародних науково-технічних конференціях “Сталезалізобетонні конструкції: дослідження, проектування, будівництво, експлуатація”, Кривий Ріг, 1996, 1998, 2000, 2002, 2004, 2006, 2008; наукових конференціях Полтавського інженерно-будівельного інституту, Полтава, 1989, 1991; щорічних науково-технічних конференціях Криворізького технічного університету в 1996-2007; Міжнародній конференції по сталезалізобетонним конструкціям «Steel-concrete composite structures», м. Кошице, Словаччина, 1994; щорічній науково-технічній конференції „Строительство материаловедение, машиностроение” Придніпровської державної академії будівництва і архітектури, м. Гаспра, АРК Крим, 2008.

Окремі положення роботи використовуються в навчальному процесі при вивченні дисциплін: "Залізобетонні та кам'яні конструкції", "Сталеві конструкції", "Будівельні конструкції" студентами спеціальності "Промислове і цивільне будівництво", "Містобудування», "Шахтне будівництво".

Публікації. За темою дисертації опубліковано 43 наукові роботи. З них 22 у виданнях, рекомендованих ВАК України для результатів дисертаційних робіт, 4 монографії.

Структура та обсяг роботи. Дисертація складається із вступу, шести розділів, висновків, списку використаних літературних джерел, додатків. Загальний обсяг дисертаційної роботи становить 414 сторінок, зокрема, 109 рисунків, 28 таблиць, 1 сторінку додатку. Список використаних джерел містить 385 найменувань.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі обґрунтовано актуальність роботи, наведено зв'язок із державними науковими програмами, сформульовано мету та завдання дослідження, визначено об'єкт і предмет досліджень, описано методи й наукову новизну, практичне значення результатів, впровадження, особистий внесок, апробацію, публікації, а також подано загальну характеристику дисертації.

У першому розділі приведено огляд, присвячений теоретичному і експериментальному дослідженню центрифугованих трубобетонних конструкцій, а також роботі бетону в умовах об'ємного напруженого стану. Описано особливості та основні підходи при визначенні несучої здатності трубобетонних конструкцій з центрифугованим бетонним ядром.

Експериментальним і теоретичним дослідженням трубобетонних конструкцій та пов'язаних з ними питань міцності й деформативності бетону і сталі присвятили роботи О.М. Алперіна, В.І. Барбарський, І.Д. Бєлов, Ю.В. Бондаренко, О.О. Гвоздєв, О.А. Долженко, В.Н. Кебенко, П.Г. Кортушов, О.І. Лапенко, Л.К. Лукша, І.Г. Людковський, В.І. Маракуца, А.Ф. Маренін, А.І. Міщенко, М.В. Микула, В.Ф. Пенц, Г.П. Передерій, В.В. Пінський, В.А. Росновський, В.Н. Рудаков, Р.С. Санжаровський, О.В. Семко, Л.І. Стороженко, В.М. Сурдін, В.А. Трулль, С.О. Харченко, Е.Д. Чихладзе О.Л. Шагін, С.В. Шкіренко, І.С. Яровий та багато інших науковців. Відомі ґрунтовні роботи зарубіжних учених в області трубобетону, проведені в Західній Європі, США, Китаї, Японії. Представляють значний інтерес роботи в області сталезалізобетонних конструкцій Ю.Г. Аметова, В.М. Джури, Ф.Є. Клименка, Р.І. Кінаша, В.І. Козаря, О.В. Нижника, С.Г. Потебні, В.М. Тимошенка, С.В. Яхіна.

Відомі роботи в області центрифугованого залізобетону І.Н. Ахвердова, В.М. Баташева, В.Ш. Каланкадзе, А.Б. Квядараса, А.П. Кудзиса, Т.М. Малаша, В.В. Михайлова, Т.М. Пецольда, В.В. Тарасова, В.Г. Яковенка.

Розроблений нормативний документ Eurocode 4, що присвячений проектуванню сталезалізобетонних конструкцій. Трубобетонні конструкції набули широкого поширення у всьому світі.

Закінчується перший розділ аналізом існуючих методів розрахунку трубобетонних елементів з використанням різних методів укладання та ущільнення бетонної суміші в трубобетонний елемент. За наслідками аналізу літературних джерел зроблені висновки, розкрита суть проблеми і сформульовані завдання дослідження.

У другому розділі наводяться результати досліджень центрифугованих елементів, що працюють на осьовий стиск.

Програма для проведення експериментального дослідження трубобетонних елементів, заповнених центрифугованим бетоном, а також звичайних трубобетонних зразків, отримана на основі математичного планування експерименту. Всього випробувано 40 серій зразків, при цьому варіювалися діаметри труб (від 219 до 450 мм), товщина їх стінок, товщина бетонного шару, призмова міцність бетону. Для виготовлення зразків використовувались електрозварні труби зі сталі класу С38/23. Труби з товщиною стінки 2 і 3 мм виготовлялися на спеціальних верстатах з подальшим електрозварюванням стику безперервним швом. Для виготовлення дослідних зразків прийнятий важкий бетон класів за міцністю В25, В35, В45.

Зразки випробовувалися у віці бетону 28 діб. Випробування центрифугованих елементів проводилося в лабораторних умовах на гідравлічному пресі ПММ-1000. У процесі випробувань прийнято дві схеми передачі навантаження на трубобетонні зразки: навантаження передавалося на весь комплексний поперечний переріз елементу або тільки на бетонне ядро (

Поздовжні та поперечні деформації елементів вимірювалися індикаторами годинникового типу з ціною поділки 0,01 і 0,001 мм з базою вимірювання відповідно 200 і 30 мм. Крім того, для вимірювання деформацій (поздовжніх і поперечних) використовувалися електротензорезистори.

При застосуванні центрифугування міцність бетону дослідних зразків Rb,cf зросла в 1,4-1,5 рази в порівнянні з міцністю звичайного бетону Rb. Отриманий дослідний перевідний коефіцієнт міцності центрифугованого бетону коливається в межах kcf =(1,30...1,57) та відповідає дослідним даним інших авторів.

В результаті випробувань встановлено, що зі зростанням напружень модуль деформацій бетону зменшується до 25%, що свідчить про розвиток в бетоні пластичних деформацій. У повній відповідності з теорією міцності О.Я. Берга зі зростанням напружень збільшувався коефіцієнт поперечної деформації нb, що свідчить про розвиток в бетоні мікро- та макротріщин.

Експериментально встановлено, що характер кривих, які відображають залежність зміни поздовжніх і поперечних деформацій від величини напружень для центрифугованих бетонів всіх прийнятих при дослідженні складів, такий же, як і для віброваного бетону

Характер зміни модуля деформацій центрифугованого бетону Eb.cf майже прямо пропорційний напруженню в зразку

Дослідженням трубобетону із суцільним бетонним перерізом встановлено, що руйнування центрально стиснутих елементів відбувається за декількома схемами: руйнування зразків із тонкою стінкою труби (тонкостінні елементи з коефіцієнтом армування мpb < 0,1) відбувається внаслідок розриву труби-оболонки в поздовжньому напрямку, а руйнування зразків із товстою стінкою труби (товстостінні елементи з коефіцієнтом армування мpb > 0,1) характеризується значними поздовжніми та поперечними деформаціями. Не дивлячись на виникнення глибоких складок на поверхні труби зразок, що стискається, не втрачає несучу здатність та здатний сприймати навантаження, що збільшується Руйнування відбувається при значних поздовжніх деформаціях. Руйнування коротких трубобетонних елементів при осьовому стиску відбувається внаслідок локальної втрати стійкості - короткохвильової форми випирання, коли в якомусь місці стінки труби утворюються гофри - вм'ятини й випуклості. Це свідчить про те, що трубобетон сприймає об'ємний напружений стан на всіх стадіях роботи та руйнується в результаті досягнення поперечними деформаціями граничних значень як у трубі, так і в бетоні.

У роботі розрізняється декілька видів напружено-деформованого стану трубобетонних елементів, які можуть бути прийняті за граничні стани за міцністю.

Раціональна робота трубобетонного елементу характеризується двома коефіцієнтами ефективності. Перший запропонований коефіцієнт - це коефіцієнт ефективності, що враховує роботу всього центрифугованого трубобетонного елементу в цілому.

Другий коефіцієнт враховує ефективність роботи центрифугованого бетону в трубобетонному елементі

Експериментально встановлено, що значення коефіцієнтів mb,cf та b,cf в залежності від конструкції зразків коливались в значних межах.

Залежність коефіцієнта ефективності центрифугованих трубобетонних елементів mpb,cf від коефіцієнту армування м при міцності бетону:

1 - Rb = 20 МПа; 2 - Rb = 25 МПа; 3 - Rb = 30 МПа.

Характер розвитку поздовжніх і поперечних деформацій центрифугованих трубобетонних елементів свідчить про його тотожність із звичайними трубобетонними елементами. Експериментально встановлено, що загальною особливістю всіх випробуваних зразків є те, що як поздовжні, так і поперечні деформації були достаньо великими, а перед настанням граничного стану досягали значень l = (400…500)10-5; d=(300…400)10-5.

Зміна відносного об'єму центрифугованих трубобетонних зразків e зі збільшенням зусилля в процесі завантаження обчислювалася згідно заміряних значень поздовжніх і поперечних деформацій за формулою e = l - 2d.

По приросту поздовжніх l і поперечних d деформацій дослідних зразків залежно від збільшення навантаження визначено коефіцієнт поперечної деформації центрифугованого трубобетону pb,cf

По величині та характеру зміни коефіцієнта поперечної деформації залежно від зміни навантаження pb,cf = l/d можна судити про те, в якій мірі бетонне ядро трубобетонного елементу із центрифугованого трубобетону знаходиться в об'ємному напруженому стані.

У зв'язку з тим, що в реальних несучих конструкціях дуже часто навантаження мають змінний характер, також експериментально досліджені елементи з центрифугованого трубобетону при повторних статичних навантаженнях. Встановлено, що при повторному навантаженні, як і при одноразовому завантаженні, відбувається істотний перерозподіл напружень між бетоном і трубою.

Проведено великий обсяг експериментальних досліджень стиснутих зразків при використанні інших різних способів зміцнення бетонного ядра трубобетонних елементів: застосування високоміцних бетонів, армування сталевими фібрами, непряме армування сталевими сітками. Встановлено, що при всіх способах зміцнення ядра спостерігалося підвищення несучої здатності трубобетонних елементів, яке складало 30-40%.

Третій розділ дисертації присвячений експериментальному дослідженню центрифугованих трубобетонних елементів, що працюють на позацентровий стиск. Здійснено випробування зразків з підвищенням їх несучої здатності наступними способами:

1. Виготовлення ядра трубобетонних елементів з центрифугованого бетону. При цьому порожнина, що утворюється в бетонному ядрі, може бути зміщена у бік розтягнутої зони;

2. Посилення трубобетонних елементів, у тому числі і з центрифугованим ядром, попередньо напруженою спіраллю;

3. Заповнення порожнини, що утворилася в результаті центрифугування бетонного ядра звичайним (віброваним) бетоном;

4. Створення ядра трубобетонного елементу з додатковою внутрішньою трубою, при цьому простір між трубами заповнюється віброваним бетоном;

5. Підсилення трубобетонного елементу додатковою внутрішньою трубою із заповненням її порожнини бетоном.

Враховуючи можливі способи, що підвищують несучу здатність трубобетонних елементів, досліджено короткі зразки (що не враховують гнучкість) першої групи та гнучкі зразки різної довжини другої групи. Поперечні перерізи досліджуваних зразків приведені на рис. 9 і 10.

Виготовлено та випробувано дослідні трубобетонні зразки зі сталевих безшовних гарячекатаних труб, зовнішній діаметр яких de складав 273, 325 і 426 мм. Висота зразків складала 150, 350, 500 та 1000 см. Товщина стінок труб - ts 6 та 8 мм. Товщина шару центрифугованого бетону приймалася залежно від внутрішнього радіусу труби та складала 0,4 rsi або 0,5 rsi, де rsi - внутрішній радіус труби, що дорівнює радіусу бетонного ядра rb.

При проведенні даних експериментальних досліджень фіксувалися два види напружено-деформованого стану.

1. Стан 1. Досягнення поздовжніми деформаціями c на зовнішній поверхні труби в стиснутій зоні зразків величини, що відповідає межі текучості металу y. Несуча здатність елементу у цей момент відповідає навантаженню N1, яке приймається за граничне для стану 1.

2. Стан 2. Досягнення позацентрово стиснутим елементом такого напружено-деформованого стану, коли практично по всьому поперечному перерізу сталь і бетон знаходяться в стані текучості. Позацентрово стиснутий елемент починає деформуватися без зростання навантаження, що діє на нього. Несуча здатність елементу у цей момент відповідає навантаженню N2, яке приймається за граничне навантаження для стану 2. Цей стан фактично відповідає повному руйнуванню зразка.

Порівняння співвідношення N1/N2 для зразків першої і другої груп позацентрово стиснутих зразків, що мали різний діаметр і товщину стінки труби, різну міцність бетону та тип посилення ядра, але з однаковим ексцентриситетом прикладання навантаження e0 = 0,5de (160 мм для зразків першої групи і 85 мм для зразків другої групи), показує, що співвідношення N1/N2 коливається в межах 0,61...0,76 (при середньому значенні N1/N2 = 0,73). При цьому розбіжність між найбільшим та найменшим значенням N1/N2 від середнього складає всього 2,7% і 5,5% відповідно.

З наведеного порівняння випливає, що при всіх способах підсилення бетонного ядра трубобетонні елементи є дуже надійними при експлуатації конструкцій. Це підтверджується істотною різницею між зусиллями N1 і N2, яка свідчить про те, що досягши будь-якого граничного стану виключено крихке руйнування конструкції.

Для порівняння ефективності досліджуваних типів поперечного перерізу стиснутих трубобетонних елементів з різним ексцентриситетом прикладання зовнішнього навантаження залежність коефіцієнта ефективності mpb від кількості металу в поперечному перерізі (коефіцієнта армування).

Зі збільшенням кількості металу ефективність позацентрово стиснутих, як і центрально стиснутих, елементів знижується. При pb > 0,17 кількість металу в перерізі позацентрово стиснутого елементу практично не впливає на його ефективність.

Позацентрово стиснуті зразки випробовувалися з різним ексцентриситетом. Всього випробувано 32 серії стиснутих зразків.

Експериментально встановлено, що зі збільшенням ексцентриситету, як це і передбачалося, несуча здатність трубобетону різко знижується. Проте, і при великих ексцентриситетах, наприклад, відповідних величині e0 = (0,5-0,75)de, спостерігається значна відмінність в несучій здатності трубобетонного елементу та порожньої труби. Це наочно свідчить про високу ефективність трубобетону, що працює на позацентровий стиск, навіть з великими ексцентриситетами.

Залежність несучої здатності позацентрово стиснутих елементів від їх висоти носить пропорційний характер. Зі збільшенням висоти граничне навантаження, яке здатний сприймати елемент, зменшується. Так, при збільшенні висоти зразків в 6,7 разу їх гранична несуча здатність знизилася всього в 1,8 разу. Така закономірність відноситься як до трубобетонних елементів, так і до зразків з порожніх труб.

Результати вимірювання поздовжніх деформацій в крайніх волокнах випробуваних зразків (найбільші значення деформацій стиску і розтягу) показали, що на перших етапах завантаження (при значеннях деформацій до l = 11010 -5) поздовжні деформації всіх зразків як в стиснутій, так і в розтягнутій зонах, були практично однаковими (рис. 13). На цьому етапі випробувань залежність "N - e" була прямолінійною, характерною для ділянки з пружними деформаціями. У подальшому, при наступному підвищенні навантаження, з розвитком пластичних деформацій, залежність "N - e" починає викривлятися, при цьому найбільш інтенсивно поздовжні деформації розвивалися в трубобетонних зразках із суцільним бетонним ядром.

Одним з важливих висновків, отриманих в результаті аналізу залежностей "N - l" (рис. 14), є те, що в процесі завантаження поперечні перерізи трубобетонних елементів не залишаються плоскими, а викривляються. Проте це відбувається при досягненні деформаціями досить значних величин, пов'язаних з початком розвитку пластичного стану. Тому, враховуючи це положення, при виведенні розрахункових формул для визначення несучої здатності позацентрово стиснутих трубобетонних елементів слід виходити з доцільності гіпотези плоских перетинів.

Зміна поздовжніх деформацій по висоті позацентрово стиснутого елементу носить криволінійний характер незалежно від величини навантаження.

Зі зростанням навантаження криві деформацій “N-l” як в стиснутій, так і в розтягнутій зонах елемента все більш викривляються, причому в стиснутій зоні процес викривлення відбувається інтенсивніше. Нейтральна вісь у всіх перерізах по висоті елементу з початку завантаження і до граничного стану була декілька зміщена у бік стиснутої зони. Це пояснюється тим, що при позацентровому стиску трубобетонного елемента, сприймаючи поздовжні деформації, активно працює стиснута зона бетонного ядра.

Залежність вигинів f від навантаження N, заміряних в середині висоти елементів, при випробуванні гнучких трубобетонних зразків діаметром 273 мм різної висоти та з різними характеристиками поперечного перерізу. З графіків, представлених на цьому рисунку випливає, що вигини зразків висотою 5 і 10 м (серії ТБЦ-11-22, ТБЦ-21-22, ТБЦ-21-31) були досить значними та досягли 120...140 мм. Як для трубобетонних зразків, так і для порожніх труб залежності "N - f" носять криволінійний характер.

Вигини зразків з порожніх труб при одних і тих же навантаженнях були значно більше вигинів трубобетонних елементів. Так, наприклад, середня величина вигинів позацентрово стиснутих трубобетонних зразків висотою 5 м з ексцентриситетом е0 = 130 мм (серія ТБЦ-21-22) при навантаженні 500 кН склала 20 мм, а аналогічних трубчатих (серія Т-21-2) - 50 мм. При досягненні граничного стану (навантаження 1180 кН та 850 кН) вигини трубобетонних зразків склали 82 мм, а зразків з порожніх труб - 140 мм (тобто в 1,7 раз більше при граничному навантаженні, яке для трубчатих зразків було в 1,4 рази меншим).

В результаті проведених експериментальних досліджень одержано значний матеріал, що характеризує деформативний стан при дії навантаження на стиснуті центрифуговані трубобетонні елементи з урахуванням величини ексцентриситету та гнучкості. Проведені експериментальні дослідження дозволили встановити, що на несучу здатність трубобетонних елементів з центрифугованими ядрами при осьовому стиску в основному впливають наступні чинники: міцність бетону ядра, товщина стінки труби, товщина бетонного шару та діаметр труби. Встановлено, що ефективність роботи центрифугованого бетону на осьовий стиск, яка визначається коефіцієнтами т та з, зменшується зі зростанням класу бетону по міцності, діаметру труби та збільшується зі зростанням товщини стінки труби.

Втрата місцевої стійкості стінки труби і, як наслідок, розколювання бетонного шару відбувається у випадку, якщо товщина бетонного шару менше r/4 незалежно від ексцентриситету прикладання навантаження й міцності бетону. Але не дивлячись на схильність таких елементів до крихкого руйнування, їх несуча здатність на 40% вища, ніж елементів з порожніх труб. Зсув порожнини в бетонному ядрі в розтягнуту зону щодо поздовжньої осі підвищує несучу здатність елемента. У граничному стані при позацентровому стиску характер руйнування таких елементів аналогічний елементам з суцільним бетонним ядром. У всіх випадках при позацентровому стиску трубобетонних елементів з центрифугованими бетонними ядрами не спостерігалося значного зсуву нейтральної вісі поперечного перерізу. Практично завжди зі зростанням навантаження висота стиснутої зони залишалася постійною. Значення коефіцієнта, що враховує гнучкість, для випробуваних зразків коливалося в межах 1,00...0,50 і залежало від співвідношення l0/d та величини початкового ексцентриситету. Несуча здатність гнучких позацентрово стиснутих трубобетонних елементів з центрифугованим ядром приблизно в 1,5...2 рази перевищувала несучу здатність елементів зі сталевих труб, не заповнених бетоном при тих же висотах зразків і ексцентриситетах прикладеного навантаження. Залежність між навантаженнями, деформаціями та вигинами в гнучких позацентрово стиснутих зразках носила нелінійний характер, що пояснюється як збільшенням ексцентриситету зі зростанням вигинів, так і особливостями деформації бетону під навантаженням. При одних і тих же навантаженнях вигини елементів з порожніх труб приблизно в 2 рази перевищували вигини трубобетонних елементів.

У четвертому розділі розглянуто питання напружено-деформованого стану та несучої здатності центрифугованих трубобетонних елементів.

При розробці методу оцінки напружено-деформованого стану трубобетонних елементів, заповнених центрифугованим бетоном, були поставлені такі завдання:

- розглянути роботу центрифугованого трубобетонного елемента в пружній стадії, враховуючи нерівність коефіцієнтів поперечної деформації матеріалів (b s);

- запропонувати методи врахування пластичних деформацій трубобетонного елемента, що розвиваються зі зростанням напружень;

- розробити методику оцінки напружено-деформованого стану при повторних завантаженнях;

- на основі отриманого алгоритму скласти програму розрахунку трубобетонних елементів із внутрішньою порожниною.

Розглянуто роботу короткого центрифугованого трубобетонного елемента, що завантажений осьовим навантаженням. Для опису напружено-деформованого стану центрифугований трубобетонний елемент вважаємо циліндром, що складається зі сталевої кругової труби (тіла 2) та бетонного ядра (тіла 1), полегшеного круговим вирізом радіуса r0 (рис. 18), r1 і r2 - внутрішній та зовнішній радіуси труби (тіла 2); r0 - радіус внутрішньої порожнини бетонного ядра; E1, і E2, - модулі деформацій бетонного ядра й сталі труби (тіл 1 і 2); 1 і 2 - коефіцієнти поперечної деформації бетонного ядра та сталі труби (тіл 1 і 2). Вважаємо, що такий складений полегшений (порожній) циліндр навантажується центрально прикладеним зусиллям N.

В наслідок осьової симетрії - тангенціальні переміщення = 0; деформації r = z = zr = 0; напруження r = z = zr = 0.

При визначенні напружень, деформацій та переміщень в складеному полегшеному циліндрі (центрифугованому трубобетонному елементі з внутрішньою порожниною), виконуються наступні умови:

r = 0 при r = r2; (3)

r = 0 при r = r0; (4)

r(1) = r(2) при r = r1; (5)

u(1) = u(2) при r = r1; (6)

. (7)

Поставлене, таким чином, завдання вирішується методами математичної теорії пружності, отримується рішення в замкнутому аналітичному вигляді.

При однакових коефіцієнтах поперечної деформації 1 = 2 =, але, при різних модулях пружності матеріалів E1, E2

SE = S1E1 + S2E2 - приведена жорсткість.

Таким чином, невідомі деформації рівні:

= r.(9)

Однак, в загальному випадку 1  2, тому доводиться вирішувати допоміжну задачу зі стрибком зміщення (1 - 2), де = rei.

Якщо тепер знайдене рішення скласти з елементарним, то отриманий результат, помножений на постійну а3, буде задовольняти всім граничним умовам та умовам "спаю" тіл 1 і 2. Якщо за рахунок постійної а3 задовольнити умові (7), то отримаємо:

SE = Ek Sk;

S1 = (r12 - r02);

S2 = (r22 - r02);

k0 = 4 k Ak Sk.

Вирішуючи задачу про стійкість й напружено-деформований стан центрифугованих трубобетонних елементів, як передумову, приймемо доведене в 1945-1947 роках припущення Ф.Р.Шенлі про те, що процес відхилення центрально-завантаженої стійки починається при N = N*, де

Тут Е* - дотичний модуль діаграми «напруження-стиск».

Таким чином, волокна, що лежать на увігнутій стороні, сприймають додатковий стиск з модулем Е*, а волокна на випуклій стороні розвантажуються з пружним модулем Е. По суті елемент працює, як позацентрово стиснутий навіть у випадку, якщо теоретично значення початкового ексцентриситету е0=а0. Відомо, що це положення реалізоване в СНиП 2.03.01-84*, згідно якого всі залізобетонні елементи розраховуються як позацентрово стиснуті. Такий підхід приймемо і ми, вважаючи, що завжди зусилля N прикладене до стиснутого елемента з випадковим або початковим ексцентриситетом.

При вирішенні задачі в пружній стадії приймаємо наступні передумови та гіпотези теорії пружності:

- про суцільність й безперервність тіла до та після деформації;

- про рівність нулю початкових напружень;

- між деформаціями і напруженнями приймається лінійна залежність;

- використовується принцип Сен-Венана про незалежність напружень від способів здійснення навантажень для точок, достатньо віддалених від місця прикладання цих навантажень;

- про незначність в порівнянні з одиницею відносних переміщень, зрушень, кутів повороту тіла.

Розглянутий трубобетонний елемент довжиною l (рис. 19), вважаємо його циліндром, що складається з кругової сталевої труби-оболонки із зовнішнім радіусом r2 і центрифугованого бетону кільцевого перетину із зовнішнім радіусом r1 та внутрішнім r3. Припустимо, що об'ємні сили відсутні, бічна поверхня ділянки довжиною l вільна від зовнішніх навантажень, а до основ елементу прикладені моменти M=Ne0, які задовольняють умовам рівноваги. Зі збільшенням зусилля N і розвитком вигинів момент, що вигинає, стає рівним M = N(e0 + и).

Будемо вважати, що бетонний шар склеєний зі сталевою трубою-оболонкою. Нехай нейтральна лінія ділить поперечний переріз елемента на чотири області: 1, 3 - стиснута та розтягнута області бетону; 2, 4 стиснута та розтягнута області труби.

Нехай відомі модулі деформацій та коефіцієнти Пуассона для кожної області (к = 1, 2, 3, 4). Завдання полягає у визначенні переміщень u, v, w, деформацій , напружень, інтенсивності деформацій та інтенсивності напружень , які повинні задовольняти основним рівнянням теорії пружності:

а) бічна поверхня вільна від напружень:

х = 0, у = 0 при r = r2;(16)

х = 0, у = 0 при r = r3;(17)

б) на поверхні розділу різних матеріалів (при r = r1) виконується умова рівності напружень:

(Xn)s = (Xn)j; (Yn)s = (Yn)j;(18)

в) на поверхні розділу різних матеріалів (при r = r1) виконується рівність зміщень:

us = uj; vs = vj;(19)

г) на торцях елемента виконується умова завантаження:

Тут п - нормаль до поверхні бруса;

Хп, Уп - складові напружень по осях;

s, j - номери областей.

Задача розв'язується в замкнутому вигляді методом математичної теорії пружності. Рішення задачі побудуємо як комбінацію рішень, що розкладені на поліноми першого та другого ступеню. При однакових коефіцієнтах відомі елементарні рішення в пружній постановці, якщо вважати постійними, але взагалі різними в кожній з областей:

u1 = - a1vx; v1 =- a1vy; w = a1z;

u2 = - 0,5a2(z2+vx2-vy2) + c1z + c2;(21)

v2 = a1vxy; w2 = a2xz + c1x.

При цьому а1, а2, с1, с2 визначаються з умов на торцях.

Проте насправді зі збільшенням навантаження N коефіцієнти та бетону збільшуються швидше, ніж та металу, виникає об'ємний напружений стан в бетоні та трубі, елементарне рішення приводить до значних похибок. Тому приймаємо коефіцієнти різними. Використання формул (21) при різних призводить до порушення умов «спаю», тому необхідно вирішувати допоміжну задачу зі скачками зміщень для полінома першого ступеня, , і для полінома другого ступеня . Тут ; - комплексна змінна. Для того щоб усунути ці фіктивні розриви зміщень, будуємо рішення допоміжної задачі про плоску деформацію. Для цього використовуємо формули:

Re - символ дійсної частини виразу, що стоїть поряд; межа зверху - символ сполучення; штрихом позначені похідні.

Виберемо функції напружень у вигляді поліномів позитивних і від'ємних ступенів.

В дисертації наведено повне розв'язання цієї задачі.

Опис напружено-деформованого стану трубобетонних елементів з урахуванням нелінійної залежності між напругою та деформаціями в точній постановці цього питання є вельми складним завданням. Тому в дисертації розглянуто наближене рішення цієї задачі, засноване на числовому методі змінних параметрів пружності. Суть методу змінних параметрів пружності полягає в тому, що систему рівнянь представляють у формі рівнянь теорії пружності зі змінними "параметрами пружності". Потім застосовують метод послідовного їх обчислення (метод ітерацій). У кожному наближенні вирішується пружна задача зі змінним модулем пружності, рівним січному модулю, що визначається по деформаціях, і змінним коефіцієнтом поперечної деформації.

Для проведення розрахунків по описаній вище методиці був складений алгоритм розрахунку та програма для ПК. За цією програмою були оброблені результати експериментальних досліджень центрально стиснутих елементів зі сталевих труб, заповнених центрифугованим бетоном.

За розробленою програмою за допомогою ПК були обчислені поздовжні та поперечні деформації й напруга в трубі та бетоні при осьовому стиску центрифугованих трубобетонних елементів як в пружній, так і в непружній стадії. Співставлення експериментальних і теоретичних значень поздовжніх і поперечних деформацій показало, що вони співпадають задовільно.

У багатошаровому трубобетонному елементі основне зусилля в бетонному ядрі доводиться на центрифугований бетон, оскільки він має більшу площу поперечного перерізу та більшу міцність в порівнянні із заповненням зі звичайного бетону. При цьому коефіцієнт ефективності роботи центрифугованого бетонного ядра приймає значення, що характерні для бетонного ядра суцільного перетину. Тому стосовно багатошарових трубобетонних елементів пропонується наступна залежність для визначення несучої здатності

N = b1*Ab1 + k Rb2 Ab2 +Rs As,(26)

де b1* - напруга в центрифугованому бетоні в момент досягнення елементом граничного стану;

Ab1, Ab2 - площі поперечного перерізу центрифугованого бетону та бетону заповнення порожнини ядра відповідно;

k - коефіцієнт ефективності заповнення порожнини.

Коефіцієнт k з формули (26) рекомендується приймати постійним величині на основі даних експериментальних досліджень.

Для розрахунку несучої здатності багатошарових елементів рекомендується використовувати наявні в дисертації графіки.

Розрахункова формула для визначення несучої здатності стиснутих центрифугованих елементів з урахуванням гнучкості представлена у вигляді:

N = e Nper ,(27)

де Nper - найбільша несуча здатність центрифугованого трубобетонного елементу при осьовому стиску;

e - коефіцієнт поздовжнього згину при позацентровому стиску. Коефіцієнт гнучкості e визначається в залежності від приведеної умовної гнучкості red та приведеного ексцентриситету ered графіків

Значення Nper рекомендується обчислювати за формулою:

Nper = Rs As + Rb Ab,(28)

де - коефіцієнт, що враховує ефект обойми в центрифугованому елементі.

Значення коефіцієнта отримані на основі статистичної обробки виконаних до теперішнього часу досліджень центрифугованих трубобетонних елементів і приведені в тексті дисертації в таблиці. Співставлення експериментальних і теоретичних значень несучої здатності, обчислених за приведеними вище формулами, показало, що вони співпадають задовільно.

П'ятий розділ присвячений раціональному проектуванню трубобетонних елементів.

В результаті проведеного аналізу питань, пов'язаних з пошуком оптимальних значень параметрів цільової функції в умовах конкретної реалізації методу оптимізації трубобетонних конструкцій, розглянута можливість поетапної оптимізації з використанням при подальших дослідженнях тільки субоптимальних або оптимальних значень розглянутого параметра. Як варіант, реалізований підхід, що базується на застосуванні чисельних методів як найбільш універсальних і точних при рішенні даного типу завдань.

Розглянута принципова можливість рішення питання реалізації механізму набуття оптимальних значень на основі наявної інформації про оптимальність тих або інших параметрів, а також про представлення результатів рішення оптимізації у вигляді, застосовному для інженерної роботи.

Тривала міцність короткого трубобетонного елемента в момент часу t

Npb(t) = b,pb(t) Ab + s(t) As(t),(29)

де Ab - площа поперечного перерізу бетонного ядра;

As(t) - площа поперечного перерізу сталевої труби з урахуванням корозійних процесів на момент часу t;

b(t) і s(t) - відповідно напруження в бетонному ядрі й трубі в момент часу t;

As(t) = ts(t) [di + ts(t)],(30)

де ts(t) = ts0 e-t - товщина стінки, що змінюється з часом t;

di - внутрішній діаметр труби;

ts0 - начальна (проектна) товщина стінки труби;

- коефіцієнт, що залежить від умов експлуатації конструкції.

Напруження в бетонному ядрі при тривалій дії навантаження:

b,pb(t) = b(0) - b,bd(t),(31)

де b(0) - начальне напруження в бетонному ядрі:

bd(t) - додаткове напруження в бетонному ядрі з урахуванням фактору часу t,

Тут (t) = 0,8(1 - e- 0,04t ) - характеристика повзучості при тривалій дії навантаження.

Напруження в металевій трубі-оболоці при тривалій дії навантаження на момент часу t:

s(t) = s(0)[1 + (t)],(32)

де s(0) - начальні напруження в трубі-оболоці.

Кінцевий вираз для визначення тривалої міцності Npb(t):

Npb(t) = 0,785di2 Rb + a1 ts(0) di Rb - a2 ts(0)0,94 di1,06 Rs -

- a3 ts(0)1,94 di1,06 Rs + a4 ts(0)0,94 di1,06 Rs,(33)

деa1 = 50,58e-t;

a2 = 1,784s a5 [e-t - e- (0,04 + )];

a3 = 1,784s a5 [e-2t - e- (0,04 + )]; (34)

a4 = 2,23s a5 e-t

a5 = (4e-t)-0,06.

Тут s - коефіцієнт, що визначається за формулою:

В результаті проведення ряду чисельних експериментів вивчено механізм впливу параметрів оптимізації на функцію мети. Зроблено обґрунтування та вибраний основний критерій оптимальності трубобетонних елементів кільцевого перетину з урахуванням особливостей застосування трубобетону в будівництві, що узгоджується з дослідженнями по оптимальному проектуванню будівельних конструкцій іншими авторами.

На підставі зроблених висновків отримана залежність, що характеризує оптимальність трубобетонного елементу по критерію найменшої собівартості трубобетонних конструкцій. Розглянуто та вибрано напрям для подальшої роботи по вивченню питання оптимальності трубобетонних елементів із застосуванням чисельних методів з реалізацією на ЕОМ.

Встановлено, що міцність стиснутого трубобетонного елемента є фіксованим випадковим значенням і залежить від геометричних і міцнісних параметрів елемента. Прийнято, що на етапі проектування трубобетонних конструкцій, окрім визначення надійності, обов'язковою умовою є ухвалення ряду конструктивних обмежень - діаметр елементу, товщина стінки труби, міцність бетону й сталі.

Основними критеріями оптимізації трубобетонних елементів є надійність при експлуатації, собівартість на стадії проектування, ефективність, витрата сталі. Запропоновано поетапне вирішення задачі оптимального проектування. Оптимальне рішення для багатопараметричних залежностей, що характерне для трубобетонних елементів, отримане методом невизначених множників Лагранжа за допомогою спеціальної комп'ютерної програми для ПК.

На підставі розробленої методики оптимізації параметрів трубобетонних елементів запропоновано рекомендації з оптимального проектування. Досліджені та приведені у відповідність методи оптимізації з методами визначення несучої здатності і оптимальності трубобетонного елемента. Створено програмне забезпечення для визначення оптимальних трубобетонних елементів і їх параметрів. В результаті вирішення задачі оптимізації для широкої області існування зовнішніх чинників отримано дані у вигляді графічних залежностей і таблиць для визначення оптимальних міцнісних і геометричних параметрів трубобетонних елементів.

Досліджено та представлено у вигляді аналітичних виразів залежності оптимальних значень трубобетонних елементів від зовнішніх чинників навантаження та умов завантаження, що дають можливість набувати усереднених оптимальних параметрів трубобетону для будь-якого набору значень, що існують у вказаних межах. Отримано графіки, що пояснюють вплив окремих параметрів на оптимальність трубобетонних елементів.

У шостому розділі розглянуто питання дослідного проектування і будівництва конструкцій з центрифугованого трубобетону.

Для того, щоб виявити особливості, що виникають при проектуванні несучих конструкцій з центрифугованого трубобетону та їх техніко-економічної ефективності, в дисертаційній роботі були поставлені наступні завдання:

- здійснити дослідне проектування деяких типів несучих конструкцій з центрифугованого трубобетону;

- на прикладі запроектованих конструкцій виявити їх техніко-економічну ефективність;

- розробити та випробувати в заводських умовах технологію виготовлення конструктивних елементів зі сталевих труб, заповнених центрифугованим бетоном.

Експериментально та теоретично встановлено, що крім сильно навантажених несучих колон громадських і виробничих будівель трубобетонні елементи з центрифугованим і зміцненим ядром вигідно застосовувати в різних типах конструктивних рішень і поєднань з іншими конструкціями. Наприклад, в сильно навантажених стиках залізобетонних колон, в несучих конструкціях резервуарів великої місткості й водонапірних споруд, при будівництві унікальних споруд, в машинобудуванні. Використання методу центрифугування та інших методів зміцнення бетону стосовно трубобетонних конструкцій розширює також можливості використання трубобетонних елементів як високо ефективних несучих конструкції промислових і цивільних будівель та різних споруд. Запропоновані в даній роботі методи розрахунку дозволяють проектувати різноманітні несучі конструкції з центрифугованого трубобетону, які можуть знайти застосування при будівництві різних ефективних несучих конструкцій. При цьому розрахунки можна виконувати як за допомогою простіших інженерних методів, що дозволяють використовувати готові таблиці, так і по точніших й складніших методах, заснованих на аналізі об'ємного напружено-деформованого стану центрифугованих елементів.

Виготовлення центрифугованого трубобетону можливе на існуючому промисловому устаткуванні та не вимагає додаткових витрат.

Техніко-економічне порівняння запроектованих залізобетонних і трубобетонних колон, що мають одну і ту ж несучу здатність, показує, що при використанні трубобетону значно економляться цемент, пиломатеріали, трудовитрати. Приведені витрати на будівництво колон знижуються в 1,5-2 рази.

ЗАГАЛЬНІ ВИСНОВКИ

У дисертаційній роботі на основі проведених експериментально-теоретичних досліджень отримано нове рішення актуальної наукової проблеми - аналізу напружено-деформованого стану нового типу стиснутих трубобетонних елементів, а саме - з внутрішнім ядром із центрифугованого бетону.

Проведено експериментальні дослідження, розроблено теорію та методи розрахунку стиснутих конструкцій зі сталевих труб, заповнених центрифугованим бетоном.

Основні наукові і практичні результати роботи полягають в наступному:

1. Трубобетонні конструкції, бетонне ядро в яких працює в умовах об'ємного напруженого стану, характеризуються підвищеною несучою здатністю. Серед різних способів ущільнення бетону одним із найбільш ефективних є метод центрифугування, застосування якого підвищує міцність бетону в 1,5-2 рази.

2.На основі результатів проведених експериментальних досліджень встановлено, що характер руйнування трубобетонних елементів з центрифугованим ядром схожий з елементами з суцільним бетонним ядром. Середнє значення коефіцієнтів ефективності трубобетонних елементів в цілому склало mpb.cf = 1,7 і бетонного ядра з = 2,54, що наближається до значення цих коефіцієнтів для трубобетонних елементів із суцільним ядром. Характер розвитку поздовжніх і поперечних деформацій центрифугованих трубобетонних елементів аналогічний елементам з суцільним бетонним ядром. Максимальні поздовжні відносні деформації складали 30010-5 і більше, а коефіцієнт поперечних деформацій - 0,25...0,6.

3. Експериментально доведено, що у всіх випадках при позацентровому стиску трубобетонних елементів з центрифугованими бетонними ядрами не спостерігається значного зсуву нейтральної вісі поперечного перерізу. Встановлено, що завжди зі зростанням навантаження висота стиснутої зони залишається незмінною.

4. Розроблено метод оцінки напружено-деформованого стану центрально- та позацентрово стиснутих трубобетонних елементівз центрифугованим ядром дозволяє розрахувати наступні характеристики напружено-деформованого стану: поздовжні та поперечні напруження, деформації та переміщення в бетонному ядрі й трубі-оболонці, як в пружній стадії, так і з урахуванням пластичних деформацій матеріалів. Теоретичні значення напружень та деформацій задовільно співпадають із даними експерименту.

5. Запропоновано метод розрахунку міцності гнучких позацентрово стиснутих трубобетонних елементів на основі аналізу об'ємного напружено-деформованого стану. Розроблено інженерний метод розрахунку міцності, що використовує таблиці і графіки. Порівняння експериментальних і теоретичних значень міцностіі трубобетонних елементів свідчить про їх задовільне спів падання.

...