Введение к работе
Актуальность темы. Вопросы повышения несущей способности строительных конструкций, экономии стали и бетона приобретают в настоящее время все большую актуальность при проектировании сооружений.
В железобетоне до сих пор остаются нетехнологичными и плохо поддаются механизации процессы армирования конструкций, изготовления и установки закладных деталей. Кроме того, затрудняется бетонирование перенасыщенных арматурой и закладными деталями железобетонных изделий. Несущие элементы каркаса, воспринимающие большие нормальные силы и изгибающие моменты, при решении в обычном сборном железобетоне громоздки и тяжелы.
Перечисленные недостатки в значительной мере уменьшаются при использовании сборных железобетонных конструкций из элементов с внешним армированием. Предлагается новая конструкция колонн с внешним армированием, особенностью которой является то, что несущая арматура состоит из четырех замкнутых перфорированных профилей коробчатого сечения, расположенных по углам сечения и соединенных между собой хомутами из арматурной стали (рис.1) *.
Такие колонны могут использоваться как в сборном, так и в монолитном варианте. При этом конструктивные узлы, при использовании предлагаемого армирования колонн, аналогичны узлам стальных конструкций. Отсутствие в колоннах внутренней арматуры и выступающих частей упрощает их изготовление.
Кроме конструктивных достоинств такое армирование колонн позволяет повысить их несущую способность на центральное и внецентренное сжатие за счет рационального размещения металла в теле колонны. При этом в бетоне проявляется «эффект обоймы», возникающий в условиях стеснения его поперечных деформаций. «Эффект обоймы» проявляется как в бетоне, находящемся внутри коробчатой перфорированной арматуры, так и в теле самой колонны, охваченном поперечными хомутами.
Происходит существенное изменение прочностных и дефор-мативных характеристик колонн. Однако исследования явления «эффекта обоймы» применительно к перфорированным оболочкам и комплексным конструкциям, какой является предлагаемая конструкция, практически отсутствуют.
Таким образом, изучение прочностных и деформативных характеристик железобетонных колонн с предлагаемым армированием является актуальной научной и практической проблемой, которой посвящена данная работа.
1 Строительный железобетонный элемент/А с 1717761 К,И..№9,1992
Рис.1. Общий вид железобетонной колонны со стальной коробчатой перфорированной арматурой
Цель работы исследование несущей способности и дефор-мативности новой конструкции железобетонной колонны со стальной коробчатой перфорированной арматурой и предложения по методике расчета такой конструкции.
Для достижения намеченной цели поставлены задачи:
-
Проанализировать современное состояние существующих способов косвенного армирования и расчета железобетонных колонн с таким армированием, выявить их недостатки,
-
Провести экспериментальное исследование прочности и деформативности арматуры в виде стального коробчатого перфорированного профиля, заполненного бетоном.
3. Провести экспериментальное изучение несущей спо
собности и деформативности железобетонных колонн со
стальной коробчатой перфорированной арматурой и различ
ным шагом поперечного армирования хомутами на цен
тральное и внецентренное сжатие.
-
Разработать модель, описывающую наппяженно-деформи-рованное состояние бетона, находящегося в обойме из стального коробчатого перфорированного профиля и бетона, находящегося в обойме из хомутов.
-
Предложить методику оценки несущей способности и деформативности исследуемых колонн на центральное и внецентренное сжатие.
6. Оценить экономическую эффективность применения железобетонных колонн со стальной коробчатой перфорированной арматурой.
Научную новизну и предмет зашиты составляют:
результаты экспериментальных исследований и анализа прочности и деформативности арматуры в виде стальной коробчатой перфорированной трубы, заполненной бетоном;
результаты экспериментальных исследований и анализ поведения железобетонной колонны со стальной коробчатой перфорированной арматурой и различным шагом поперечного армирования хомутами на центральное и внецентренное сжатие;
теоретическая модель описания напряженно-деформированного состояния бетона, находящегося в обойме из стального коробчатого перфорированного профиля и бетона, находящегося в обойме из хомутов;
предложения по методике расчета несущей способности и деформативности железобетонной колонны со стальной коробчатой перфорированной арматурой;
Практическая ценность.
Полученные результаты и разработанная методика позволяют производить проектирование сжатых железобетонных колони одно и многоэтажных зданий со стальной коробчатой перфорированной арматурой.
Реализация результатов раОрты,
Предлагаемая методика проектирования и изготовления колонн с продольной коробчатой арматурой принята для проектирования ОАО Магнитогорскгражданпроект>> и ОАО «Магнитогорский Гипромез», одобрена ОАО «Магнитострой» для использования при проектировании 16 этажного делового центра в г. Магнитогорске. Используется в учебном процессе при чтении курса лекций «Современные методы расчета зданий и сооружении».
Апробация работы
Основные положения и полученные в диссертационной работе результаты обсуждались и докладывались на:
Международной научно-технической конференции «Композиционные строительные материалы. Теория и практика» г. Пенза, 2000 г.
Научно-технической конференции «Современные технологии в строительстве», г. Кишенеу, 2000 г.
60-й научно-техническая конференции МГТУ по итогам научно-исследовательских работ за 2000-2001 гг., посвященной 70-летию Магнитогорского металлургического комбината, г. Магнитогорск, 2001 г.
61-й научно-техническая конференция МГТУ по итогам научно-исследовательских работ за 2001-2002 гг. г. Магнитогорск, 2002 г.
62-й научно-технической конференции по итогам научно-исследовательских работ за 2002-2003 годы, посвященной 75-летию г. Магнитогорска. г. Магнитогорск, 2003 г.
63 и 64-й научнскгехнических конференциях МГТУ по итогам научно-исследовательских работ за 2004-2005 гг. г. Магнитогорск,
П Всероссийской (международной) конференции по бетону и железобетону. 5-9 сентября 2005 г. г. Москва.
Публикации
Основное содержание диссертации отражено в 6 публикациях.
Структура и объем работы
