Несучі конструкції зі сталевих труб, заповнених центрифугованим бетоном

6. Розроблено метод раціонального проектування стиснутих трубобетонних елементів з ядром із центрифугованого бетону. При цьому змінними параметрами являються: зовнішній діаметр поперечного перерізу елемента, товщина стінки металевої труби, товщина стінки центрифугованого бетонного ядра, міцність центрифугованого бетону. На основі розробленої методики раціонального проектування трубобетонних елементів запропоновано рекомендації по вибору геометричних характеристик та міцності бетону. Встановлено, що при використанні в трубобетонних елементах центрифугованих ядер і ядер з іншими способами їх зміцнення можна досягти економії сталі 25...30%.

7. Запропоновані в даній роботі методи розрахунку включені в норми проектування і дозволили виконати проектування і впровадження стиснутих несучих конструкцій з центрифугованого трубобетону. Виготовлення центрифугованого трубобетону можливе на існуючому промисловому устаткуванні та не вимагає додаткових витрат. Порівняння залізобетонних і трубобетонних колон, що мають одну і ту ж несучу здатність, показує, що приведені витрати на будівництво колон знижуються в 1,5-2 рази.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ РОБІТ

Ефименко В.И. Изгибаемые трубобетонные конструкции / Л.И.Стороженко, В.И.Ефименко, П.И.Плахотный - К.: Будівельник, 1994. - 104 с.

Ефименко В.И. Сталежелезобетонные конструкции/ Л.И.Стороженко, А.В.Семко, В.И.Ефименко - К.: Четверта хвиля, 1997. - 157 с.

Ефименко В.И. Строительные конструкции из стальных труб, заполненных центрифугированным бетоном / Л.И.Стороженко, В.И.Ефименко В.Ф.Пенц - К.: Четверта хвиля, 2001. -144 с.

Єфіменко В.І. Сталезалізобетонні конструкції: дослідження, проектування, будівництво, експлуатація / Л.І.Стороженко, В.М.Сурдін, В.І.Єфіменко, В.І.Вербицький - Кривий Ріг: КТУ, 2007. - 448 с.

Ефименко В.И. Центрифугированные трубобетонные конструкции / Ефименко В.И. - Кривой Рог: КТУ, 2008 - 257 с.

Єфименко В.І. Залізобетонні конструкції. Тлумачний словник термінів і понять / В.М.Сурдін, В.І.Вербицький, В.І. Єфіменко - К.: Четверта хвиля, 2005. - 306 с.

Ефименко В.И. Эксперементальные исследования действительной работы стальных стержней при изгибе с продольной силой за пределом упругости при повторнопеременных нагрузках / В.И.Ефименко, В.Н.Кебенко, М.М.Фридман, В.И. Барбарский //Сб. Усиление и реконструкция производственных зданий и сооружений построенных в металле. -1992. - С.121 - 126.

Ефименко В.И. Изгибаемые трубобетонные конструкции / В.И.Ефименко, Л.И. Стороженко // Сб. Интенсификация строительного производства. - 1989. - С.1-2.

Ефименко В.И. Материало-сберегающие изгибаемые конструкции из трубобетона / В.И.Ефименко, В.И.Барбарский // Снижение материалоемкости и трудовых затрат в строительстве. - 1992. - 5с.

Єфіменко В.І. Будівельні конструкції із сталевих труб, що заповнені центрифугованим бетоном / В.І.Єфіменко // Сталезалізобетонні конструкції. Дослідження, проектування, будівництво та експлуатація. -1998. - Вип. 3.-С.7-8.

Єфіменко В.І. Робота попередньонапруженої складеної балки з верхнім трубобетонним поясом / В.І.Єфіменко, В.І.Вербицький // Сталезалізобетонні конструкції. Дослідження, проектування, будівництво,експлуатація. - 1998. - Вип. 3. - С.80 - 83.

Ефименко В.И. О разработке «Свода правил по проектированию и возведению СТЖБК в Украине» / Л.И.Стороженко, В.И.Ефименко, А.В.Семко, В.Ф.Пенц, В.И.Козарь // Сталезалізобетонні конструкції. Дослідження, проектування, будівництво, експлуатація. -1998. - Вип. 3. - С.171 - 173.

Єфіменко В.І Особливість дослідження трубобетонних елементів / В.М.Сурдин, В.М.Кебенко, В.І.Єфіменко // Сталезалізобетонні конструкції. Дослідження, проектування, будівництво, експлуатація. -1998. - Вип.3. - С.187 - 190.

Єфіменко В.І. Експлуатаційна надійність сталезалізобетонних конструкцій / В.І.Єфіменко // Сталезалізобетонні конструкції. Дослідження, проектування, будівництво, експлуатація. -2000. - Вип. 4. - С.9-13.

Ефименко В.И. Основы теории расчета прочности трубобетона / Л.К.Лукша, В.И.Ефименко // Сталезалізобетонні конструкції. Дослідження, проектування, будівництво, експлуатація. - 2000. - Вип. 4. - С.60-69.

Ефименко В.И. Исследование элементов из центрифугированного трубобетона / В.И.Ефименко, В.М.Сурдин // Сталезалізобетонні конструкції. Дослідження, проектування, будівництво, експлуатація. - 2002. - Вип. 5. - С.31 - 45.

Ефименко В.И. Несущая способность центрифугированных трубобетонных элементов / В.И.Ефименко // Сталезалізобетонні конструкції. Дослідження, проектування, будівництво, експлуатація. - 2002. - Вип. 5. - С.46 -52

Ефименко В.И. Определение оптимальных параметров при проектировании конструкций из стальных труб, заполненных бетоном / В.И. Ефименко // Металлические конструкции: взгляд в прошлое и будущее. -2004. -С.145-150.

Ефименко В.И. Напряженно-деформированное состояние сжатых трубобетонных элементов на основе шлакощелочного бетона при кратковременном действии нагрузки / В.И.Ефименко, А.П.Сухан // Сталезалізобетонні конструкції. Дослідження, проектування, будівництво, експлуатація. - 2004. - Вип. 6. - С.77 - 79.

Ефименко В.И. Определение оптимальных параметров трубобетонных конструкций /В.И.Ефименко //Сталезалізобетонні конструкції. Дослідження, проектування, будівництво, експлуатація. - 2004. - Вип. 6. - С.155 - 163.

Victor Efimenko. Particularites de L'installation du materiel electrique et le sisteme d'Alarme lumineux a la construction des immeubles /Bruno Delmotte, Serge Joukov, Victor Efimenko //Сталезалізобетонні конструкції. Дослідження, проектування, будівництво, експлуатація. - 2004. - Т. 6. - С.282 - 287.

Єфіменко В.І. Міцність і деформації згинаних трубобетонних елементів / В.І.Єфіменко// „Сталезалізобетон” - 2006. - С. 89-103.

Ефименко В.И. Экспериментальные исследования прочности сжатых элементов из стальных труб, заполненных центрифугированным бетоном / Стороженко Л.И., Ефименко В.И.//Будівельні конструкції -2006. - Вып.65. - С. 11-16.

Єфіменко В.І. Дослідження ефективності роботи бетонного ядра стиснутих трубобетонних елементів / В.М.Сурдін, В.І.Єфіменко, О.П.Сухан //Будівельні конструкції -2006. - Вып.65. - С. 205-208.

Єфименко В.И. Оптимизация основных параметров при проектировании трубобетонных конструкций / В.И.Єфименко, В.М.Сурдин, Г.Н.Абсандзе // Будівельні конструкції -2006. - Вып.65. - С. 209-213.

Ефименко В.И. Экспериментальные исследования сжатых трубобетонных элементов /В.М.Сурдин, В.И.Ефименко, В.И. Вербицкий //Будівельні конструкції -2006. - Вып.65. - С. 214-219.

Ефименко В.И. Несущие конструкции из стальных труб, заполненных центрифугированным бетоном /Ефименко В.И.// Сталий розвиток гірничо-металургійної промисловості - 2007. -С.81-90.

Ефименко В.И. Оценка эффективности работы центрифугированных трубобетонных элементов / Ефименко В.И., Абсанадзе Г.П., Сухан А.П. // Сталий розвиток гірничо-металургійної промисловості - 2007. - С.118-121.

Ефименко В.И. Применение набивных свай для повышения несущей способности фундаментов жилых зданий / В.И.Ефименко, А.А.Шестаков, А.М. Шестков, И.П. Лысенко //Сталий розвиток гірничо-металургійної промисловості - 2007. - С.131-138.

Ефименко В.И. Деформативность центрифугированных трубобетонных элементов / В.И.Ефименко, Л.И.Стороженко // Строительство, материаловедение машиностроение -2008. - Вип. 47. - С.280-284.

Ефименко В.И. Строительные конструкции и узлы труб, заполненных центрифугированным бетоном / В.И. Ефименко, А.П.Сухан // Строительство, материаловедение машиностроение - 2008.- Вип. 47. - С.284-290.

Ефименко В.И. Напряженно-деформированное состояние внецентренно сжатых центрифугированных трубобетонных элементов с учетом гибкости в упругой стадии / В.И.Ефименко //Будівельні конструкції. Сталезалізобетонні конструкції: дослідження, проектування, будівництво, експлуатація. - 2008. - Вип. 70. - С.80 - 96.

Ефименко В.И., Напряженно-деформированное состояние в упругой стадии работы центрифугированных трубобетонных элементов при осевом сжатии / В.И. Єфименко, А.П. Сухан // Будівельні конструкції міжвідомчий науково-технічний збірник Сталезалізобетонні конструкції. Дослідження, проектування, будівництво та експлуатація. -2008. - Вип. 70. - С.96 - 103.

Efimenko V.I. Research of bearing capability of steel-reinforced concrete composite eltmtnns /l.K.Luкsha, O.Sweid, V.I.Efimenko// Steel concrete composite structures Kosice, Slovakia: Expertcentrum Bratislava, 1994. - P. 411-414.

Ефименко В.И. Прогнозирование надежности и долговечности сталетрубобетонных опор транспортных галерей для условий горнообаготительных предприятий /Ефименко В.И./ V Украинская научн-техн. конф. по металлическим конструкциям. - Киев, 1991. - С.144 - 149.

Єфіменко В.І. Конструкції зі сталевих труб, заповнених центрифугованим бетоном / Л.І.Стороженко, В.І.Єфіменко, С.О.Харченко //Матеріали 48-ї наукової конференції ПДТУ. - Полтава, 1996. - С. 28-32.

Ефименко В.И. Изгибаемые трубобетонные конструкции / Л.И.Стороженко, В.И.Ефименко, В.И. Барбарский М., 1989 - Деп. в ВНИИИС. - Вып 50, №9811.

Ефименко В.И. Изгибаемые трубобетонные конструкции / Л.И. Стороженко, В.И.Ефименко, В.И. Барбарский - 1989. - Деп. в ВНИИИС, Вып 50, №9811.

Ефименко В.И. Напряжённо-деформированное состояние изгибаемых трубобетонных конструкций / Л.И.Стороженко, В.И. Ефименко, В.И.Барбарский - Деп. в ВНИИНТПИ, №10207, 1989.

Ефименко В.И. Изгиб элемента тип а «труба в трубе» с заполненной бетоном полостью / В.И.Ефименко, Л.И.Стороженко, П.И.Плахотный // ВНИИНТП №11114 - №9 - 12 - 1991. - 6 с.

Ефименко В.И. Напряженно-деформированное состояние облегченного изгибаемого трубобетонного элемента / Л.И.Стороженко, В.И.Ефименко, П.И. Плахотный // ВНИИНТП №11091 - 1991. - №9 - 12 - 6с.

Ефименко В.И. Напряженно-деформированное состояние трубобетонных элементов при изгибе / Л.И.Стороженко, В.И.Ефименко, П.И.Плахотный // ВНИИНТП №11091 - №9 - 12 - 10с.

Єфіменко В.І. Рекомендації по проектуванню трубобетонних центрифугованих конструкцій - Кривий Ріг. - 2008. - 22 с.

АНОТАЦІЯ

Єфіменко В.І. Несучі конструкції зі сталевих труб, заповнених центрифугованим бетоном. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.23.01 - будівельні конструкції, будівлі та споруди. - Державний вищий навчальний заклад «Придніпровська державна академія будівництва та архітектури», Дніпропетровськ, 2009.

В дисертації викладені результати експериментально-теоретичних досліджень з розв'язання актуальної теми - створення й упровадження в будівництво трубобетонних конструкцій різного призначення з центрифугованим бетонним ядром. На основі широких експериментальних досліджень розглянуті методи оцінки напружено-деформованого стану та розрахунку для різних варіантів виконання бетонного ядра. Складено програму розрахунку на ЕОМ. Розроблено методику оптимізації конструктивних параметрів трубобетонних елементів при проектуванні й будівництві.

Показано переваги застосування трубобетонних колон у порівнянні з залізобетонними і металевими. Наведено наочні приклади застосування даних конструкцій в різних галузях промислового і цивільного будівництва.

Ключові слова: трубобетонна колона, центрифугований бетон, ефект обійми, осьовий і позацентровий стиск, напружено-деформований стан.

АННОТАЦИЯ

Ефименко В.И. Несущие конструкции из стальных труб, заполненных центрифугированным бетоном. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук по специальности 05.23.01 - строительные конструкции, здания и сооружения. - Государственное высшее учебное заведение «Приднепровская государственная академия строительства и архитектуры», Днепропетровск, 2009.

В диссертации приведены результаты экспериментально-теоретических исследований, посвященных решению актуальной темы - создания и внедрения в строительство трубобетонных конструкций разного назначения с центрифугированным бетонным ядром.

Во введении обоснованы актуальность, научная новизна и практическая значимость работы, дана ее общая характеристика. В частности отмечено, что трубобетонные конструкции нашли широкое распространение в мировой строительной практике благодаря своим положительным качествам. Использование центрифугированного трубобетона даст возможность получить еще больший технико-экономический эффект.

В разделе 1 приведен обзор, посвященный теоретическому и экспериментальному исследованию центрифугированных трубобетонных конструкций, а также работе бетона в условиях объемного напряженного состояния. Описано особенности и основные подходы при определении несущей способности трубобетонных конструкций с центрифугированным бетонным ядром. Проведен анализ существующих методов расчета трубобетонных элементов с использованием различных методов укладки и уплотнения бетонной смеси в трубобетонный элемент. По результатам анализа литературных источников сделаны выводы, раскрыта суть проблемы и сформулированы задачи исследования

В разделе 2 рассмотрены результаты экспериментальных исследований центрифугированных трубобетонных элементов, работающих на осевое сжатие. Установлено, что в результате центрифугирования прочность бетона возрастает в 1,4…1,5 раза, а модуль упругости - в 1,1…1,2 раза. С ростом напряжений модуль деформаций центрифугированного бетона уменьшается на 25%, а коэффициент поперечных деформаций изменяется в пределах 0,26…0,48. Характер разрушения трубобетонных элементов с центрифугированным ядром примерно такой же, как и элементов со сплошным бетонным ядром. Среднее значение коэффициентов эффективности трубобетонных элементов в целом составило mpb.cf = 1,7 и бетонного ядра з = 2,54, что приблизительно совпадает со значениями этих коэффициентов для трубобетонных элементов со сплошным ядром.

В разделе 3 диссертации рассмотрены результаты экспериментальных исследований центрифугированных трубобетонных элементов, работающих на внецентренное сжатие. В результате проведенных экспериментальных исследований получен обширный материал, характеризующий деформативное состояние при действии нагрузки на сжатые центрифугированные трубобетонные элементы с учетом величины эксцентриситета и гибкости. Проведенные экспериментальные исследования позволили установить, что на несущую способность трубобетонных элементов с центрифугированными ядрами при осевом сжатии в основном влияют следующие факторы: прочность бетона ядра, толщина стенки трубы, толщина бетонного слоя и диаметр трубы. Установлено, что эффективность работы центрифугированного бетона на осевое сжатие, определяемая коэффициентами т и з, уменьшается с ростом класса бетона по прочности, диаметра трубы и увеличивается с ростом толщины стенки трубы. Несущая способность гибких внецентренно сжатых трубобетонных элементов с центрифугированным ядром примерно в 1,5 … 2 раза превышала несущую способность элементов из стальных труб, не заполненных бетоном при тех же высотах образцов и эксцентриситетах приложенной нагрузки. Зависимость между нагрузкой, деформациями и выгибами в гибких внецентренно сжатых образцах носила нелинейный характер, что объясняется как увеличением эксцентриситета с ростом выгибов, так и особенностями деформирования бетона под нагрузкой. При одних и тех же нагрузках выгибы элементов из пустых труб примерно в 2 раза превышали выгибы трубобетонных элементов.

В разделе 4 рассмотрены вопросы напряженно-деформированного состояния и несущей способности центрифугированных трубобетонных элементов. Разработанный способ оценки напряженно-деформированного состояния внецентренно сжатого трубобетонного элемента с центрифугированным ядром позволяет вычислить продольные и поперечные напряжения, деформации и перемещения в бетонном ядре и трубе-оболочке как в упругой стадии, так и с учетом пластических деформаций. Теоретические значения напряжений и деформаций удовлетворительно совпадают с данными эксперимента.

Раздел 5 посвящен оптимизации параметров трубобетонных элементов. В результате проведенного анализа вопросов, связанных с поиском оптимальных значений параметров целевой функции в условиях конкретной реализации метода оптимизации трубобетонных конструкций рассмотрена возможность поэтапной оптимизации с использованием при дальнейших исследованиях только субоптимальных или оптимальных значений исследуемого параметра. Как вариант, реализован подход, базирующийся на применении численных методов как наиболее универсальных и точных

В разделе 6 рассмотрены вопросы опытного проектирования и строительства конструкций из центрифугированного трубобетона. Экспериментально и теоретически установлено, что помимо сильно нагруженных несущих колонн общественных и производственных зданий трубобетонные элементы с центрифугированным и упрочненным ядром выгодно применять в различных типах конструктивных решений и сочетаний с другими конструкциями. Сравнение запроектированных железобетонных и трубобетонных колонн, имеющих одну и ту же несущую способность, показывает, что при использовании трубобетона значительно экономятся цемент, пиломатериалы, трудозатраты. Приведенные затраты на строительство колонн снижаются в 1,5-2 раза.

В выводах сформулированы полученные результаты, отражающие научную новизну и решение важной научно-технической проблемы - создание методики расчета и конструирования прогрессивных трубобетонных конструкций с центрифугированным бетонным ядром.

Осуществлено внедрение результатов научных исследований при проектировании и строительстве ряда зданий и сооружений.

Ключевые слова: трубобетонная колонна, центрифугированный бетон, эффект обоймы, осевое и внецентренное сжатие, напряженно-деформированное состояние.

ABSTRACT

Efimenko V.I. Bearings structures of steel pipes filled with spun concrete. - Manuscript.

A dissertation to take the academic degree of Doctor of Engineering in the speciality 05.23.01 - building structures of buildings and constructions - State higher educational establishment «Pridneprovs'ka State Academy of Civil Engineering and Architecture», Dnipropetrovsk, 2009.

The dissertation expounds the results of experimental and theoretical research aimed at solving an actual problem - creation and introduction into building of guncrete structures of different appropriation with a spun concrete core. On the basis of broad experimental investigation the methods of estimating the deflected mode and analysing different variants of concrete core production have been considered. A сomputer calculation program has been drawn up. A technique of optimizing the design values of guncrete components during planning and building has been developed.

The dissertation shows the advantages of guncrete columns application in comparison with reinforced concrete and metal columns. Illustrative examples of using these structures in various sectors of industrial and civil engineering are made.

Key words: guncrete column, spun concrete, embracing effect, axial and eccentric compression, deflected mode.

Размещено на Allbest.ru