Методы повышения прочности трубобетонных элементов

Размещено на http://www.allbest.ru/

Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет

Методы повышения прочности трубобетонных элементов

Михайлова Т.Я.

студент магистратуры

Mikhailova T.Ya.

St. Petersburg State University of Architecture and Civil Engineering

(St. Petersburg, Russia)

METHODS FOR INCREASING STRENGTH OF TUBE CONCRETE ELEMENTS

Abstract

the article analyzes international practices and experimental studies aimed at improving the joint performance of the concrete core and steel shell. Particular attention is paid to innovative methods such as the use of metal diaphragms, anchor rods, lubricants andpressure-curing concrete. The article makes a significant contribution to the field of structural engineering by providing valuable information on ways to improve the strength and durability of pipe concrete elements.

Keywords: shell, concrete, structure, instrumental examination.

Аннотация

статья анализирует международные практики и экспериментальные исследования, направленные на улучшение совместной работы бетонного ядра и стальной оболочки. Особое внимание уделяется инновационным методам, таким как использование металлических диафрагм, анкерных стержней, смазочных материалов и бетона, твердеющего под давлением. Статья вносит значимый вклад в область строительной инженерии, предоставляя ценные сведения о способах повышения прочности и долговечности трубобетонных элементов.

Ключевые слова: оболочка, бетон, конструкция, инструментальное обследование.

прочность трубобетонный стальной

В последнее время ведутся работы по оптимизации конструкции трубобетонных элементов. В частности, предпринимаются попытки обеспечить совместную работу бетонного ядра и оболочки на всех этапах нагружения. Одной задачей при использовании трубобетонных элементов является создание определенных условий, при которых обеспечивается совместная работа стальной оболочки и бетонного ядра.

В мировой практике известны следующие пути решений:

- в Китае при строительстве здания «SEG Plaza» во избежание отрыва трубных оболочек колонн диаметром более 1м, на уровне верхней полки консоли внутри трубы приваривалась металлическая кольцевая диафрагма. Сами балки перекрытий крепились монтажными болтами к консолям, приваренным на заводе с внешней стороны к трубобетонным колоннам, при возведении конструкций каркаса 46 важного жилого дома в Австралии г. Мельбурне, на двух концах стальных труб в каждой секции на внутренней поверхности прикреплены кольца, которые создают сопротивление срезу, в конструктивной системе «SWMB» к внутренним поверхностям трубчатых оболочек привариваются стальные анкерные стержни с шагом 30 см.

В 1988г. под руководством В.В. Дегтерева проведены испытания трубобетонных элементов на внецентренное сжатие, но вместо машинного масла использовалась полиэтиленовая пленка с передачей нагрузки от плиты пресса непосредственно на бетонное ядро. Напряжение бетона под плитой пресса в 2,3 раза превышало кубиковую прочность бетона. Разрушение колонн происходило из-за сильного бокового давления бетона, который вызывал выпучивание сетки в результате предела текучести при растяжении.

Разработанная в США система SWMB для обеспечения сцепления стальной трубы с бетоном предусматривает приваривание к внутренней поверхности оболочки стальных анкерных стержней, которые воспринимают растягивающие напряжения на поверхности контакта материалов. Так, в работе, которую опубликовали в 1995 году американские ученые Филипп Бойд, Вильям Кофер и Дэвид Макклин, один трубобетонный образец (диаметром 200 мм и толщиной стальной оболочки 2,5 мм) был снабжен внутренними анкерами. Стальная оболочка предварительно разрезалась вдоль продольной оси, и стерженьки приваривались к ней путем сварки по их периметру. Затем обе половины сваривались между собой сплошным швом. Параллельно были изготовлены аналогичные трубобетонные образцы без поперечных анкеров. Все образцы подвергались циклическому поперечному нагружению при постоянной осевой нагрузке. Образец, снабженный поперечными анкерами, показал большую несущую способность на 5%, меньшее снижение прочности и большее энергопоглощение при действии циклической поперечной силы. Пластичность всех образцов была идентична, за исключением более раннего начала образования смятия металлической трубы (появление гофр) образцов оснащенных внутренними анкерами.

Устройство анкеров на внутренней поверхности трубы несколько улучшает характеристики трубобетонного элемента, но является трудоемким и дорогостоящим мероприятием и требует использования сложного специального оборудования, которое может быть оправдано при изготовлении трубобетонных колонн большого сечения в высотных зданиях.

Г.В. Мурашкиным [1] и А.А. Сахаровым предлагается в качестве материала ядра сталетрубобетонных элементов использовать бетон, твердеющий под избыточным давлением. В [2] приводятся данные экспериментального исследования трубобетонных элементов с бетоном, твердеющим под давлением. Результаты исследований свидетельствуют о значительном повышении несущей способности таких элементов. Однако необходимо отметить, что под руководством Г.В. Мурашкина были выполнены, по сути, лишь пробные эксперименты, изготовлено и испытано всего 6 опытных образцов с неизменяемыми геометрическими характеристиками и параметрами изготовления. Использования при этом конструкция пустообразователя в виде гладкой резиновой трубки и технологические параметры формирования бетонной смеси не позволили исследователям получить существенного увеличения несущей способности таких элементов.

Исследования конструкций из трубобетона привели к различным способам модернизации системы «бетон в трубе». Так, В.А. Росновский [3] рассматривал способ создания предварительного обжатия, состоящий в поддержании трубы в нагретом состоянии во время бетонирования и начала твердения бетона. Предполагалось, я что после набора определенной прочности бетоном, остывающая оболочка будет уменьшаться и тем самым обжимать бетонное ядро. В экспериментах с образцами диаметром 30 см оболочка поддерживалась в нагретом до 80°С состоянии. Оказалось, что уже через 7 часов после заполнения трубы бетоном температура центра бетонного ядра практически была равна температуре оболочки. Прочность таких образцов оказалась несколько ниже обычной. По всей видимости, в этом случае бетонное ядро не обладало достаточной прочностью, чтобы быть обжатым остывающей стальной оболочкой. Более удачным способом В.А. Росновский считал предварительное поперечное напряжение путем прессования бетона с помощью давления на бетон стенок резиновой камеры, в полость которой нагнеталась вода.

Список литературы

Росновский В.А., Липатов А.Ф. Испытание труб, заполненных бетоном // Железнодорожное строительство. - 1952. - №11;

Свиридов Н.В. Коваленко М.Г. Бетон прочностью 150 МПа на рядовых портландцементах // Бетон и железобетон. - 1990. - №2. - С.21-22;

Семененко Я.П. Определение несущей способности бетонного ядра, заключенного в сплошную стальную обойму // Бетон и железобетон. - 1960. - №3.

Размещено на Allbest.ru/