Л И Стороженко, А В Семко - Сравнение методик расчета трубобетонных конструкций - страница 1

Страницы:
1  2 

17.Стратегія: Послання Президента // Економіст. - 2004. - №3. - С.40.

18.Шаленный В.Т. Организационно-технологические аспекты энергосбережения при модернизации производства конструкций и зданий из бетона. - Днепропетровск: Наука и образование, 2002. - 200 с.

19.Торкатюк В.И., Пан Н.П., Сухонос М.К. Системотехнические подходы к фор­мированию энергосберегающих технологий на современном этапе развития экономики Украины // Коммунальное хозяйство городов: Науч.-техн. сб. Вып. 49. - К.: Техніка, 2003. - С. 235-239.

20.Торкатюк В.И., Бойко Л.Г., Сухонос М.К. Совершенствование стратегии фор­мирования системы энергосбережения в строительной отрасли // Коммунальное хозяй­ство городов: Науч.-техн. сб. Вып. 58. - К.: Техніка, 2004. - С.3-16.

21.Шутенко Л.Н. Технологические основы формирования и оптимизации город­ского жилого фонда (теория, практика, перспективы). - Харьков: Майдан, 2002. -1054 с.

Получено 31.03.2005

 

УДК 624.015.5

Л.И.СТОРОЖЕНКО, д-р техн. наук, А.В.СЕМКО, канд. техн. наук

Полтавский национальный технический университет им. Юрия Кондратюка

сравнение методик расчета трубобетонных конструкций

Анализируются результаты расчетов трубобетонных конструкций по различным существующим нормам и методам расчета строительных конструкций.

Трубобетонные конструкции можно рассчитывать как железо­бетонные конструкции с жестким армированием [5], как железобетон­ные конструкции с косвенным армированием [1], как стальные конст­рукции с приведением бетона к стали [2] и согласно Eurocode 4 [11] и также в соответствии с другими методами [3-4]. Анализ последних исследований [8-10] свидетельствует, что различные нормативные ме­тоды дают довольно близкие значения расчетной несущей способно­сти сжатого трубобетонного элемента.

Нерешенной проблемой остается отсутствие в Украине и в СНГ норм расчета сталежелезобетонных и, в частности, трубобетонных конструкций. Поэтому целью данной статьи является анализ проверки несущей способности реальной трубобетонной колонны многоэтажно­го жилого здания в г. Новосибирске, выполненный по разным рекомен­дациям расчета.

Максимальная расчетная нагрузка, действующая в колонне: 7V=4257,1 кН; Му =16,6 кНм; Mz =51 кНм; Qy =24 кН. Учитывается,

что колонна имеет постоянное по высоте сечение, поэтому на другие, меньшие нагрузки, она не рассчитывается.

Колонна состоит из стальной трубы с наружным диаметром

530 мм с толщиной стенки 8 мм. Марка стали принимается ВСтЗкп2-1 с минимально возможным расчётным сопротивлением. Труба заполне­на бетоном класса В30 по прочности.

В настоящее время нормативный документ по проектированию трубобетонных конструкций для стран СНГ только разрабатывается. Поэтому предполагается расчёт трубобетонных колонн по следующим четырём методикам:

- по приведенным к стали сечениям [2];

- как для железобетонных конструкций с жёстким армированием

[5];

- согласно проекту нормативного документа, разрабатываемого, в том числе и Полтавским НТУ под руководством института «ЦНИ-ИПроектстальконструкция» и изложенного в [7];

- в соответствии с нормативным документом Eurocode 4 [11]. Принимаем, что расчётная высота колонны /0 равна расстоянию

между точками примыкания связей - 3 м.

Определяем гибкость колонны 1, используя известную формулу

1 = /0 / is.

Здесь is =18,5 см в соответствии с ГОСТ 10704-76* для трубы с диа­метром, равным 530 мм. При определении гибкости работу бетона не учитываем.

1 = /0/ ix =16,2.

В соответствии с табл.72 [2] при таком значении гибкости значе­ние коэффициента продольного изгиба j приближается к единице, поэтому в дальнейших расчётах гибкость колонны не учитывается.

Известно, что стойки можно рассчитывать как центрально сжатые в случае, если эксцентриситет действующего на элемент усилия не превышает значения случайного эксцентриситета, который принима­ется большим из трёх величин:

ea = /0/600 = 300/600 = 0,5 см; ea = d/30 = 53/30 = 1,77 см;

ea =1 см.

Вычисляем значения расчётного эксцентриситета Є0. Для этого определяем максимальные значения изгибающего момента, дейст­вующего в сечении

M = JMff+MfZ = д/16,62 + 512 = 53,6 кНм;

e0 = M / N = 53,6/4257,1 = 0,0125 м = 1,25 см.

Эксцентриситет действующего усилия меньше случайного (1,25<1,77 см), поэтому элемент разрешается рассчитывать как цен­трально сжатый. Однако, несущая способность будет проверена и на центральное, и на внецентренное сжатие.

При расчётах принимаем УЪ3 = 7Ъ6 = 1 (табл.15 СНиП [1]), так как экспериментами доказано [3, 6], что при бетонировании в верти­кальной трубе бетон не расслаивается, а колонна предназначена для эксплуатации в отапливаемом помещении. Замораживание свежеуло-женного бетона в трубе до его схватывания и твердения ни в коем слу­чае не допускается, так как при замерзании бетона возможен разрыв стенки стальной трубы.

1. Проверка несущей способности колонны по приведенным сече­ниям. Суть этого расчёта состоит в том, что комплексное поперечное сечение приводится к одному материалу, в данном случае к стали, а расчёт производится в соответствии со СНиП [2]. Учтем, что в сече­нии, наряду с продольной силой, действует изгибающий момент, по­этому будем рассчитывать колонну как внецентренно сжатую. Этот расчёт возможен как при работе бетона в упругой стадии, так и с учё­том пластических деформаций.

1а. Расчёт при работе бетона в упругой стадии. Трубобетонная колонна имеет такие геометрические характеристики поперечного се­чения: As =131 см2; Аъ =2074 см2. Расчётные сопротивления материа­лов: Rs =235 МПа; R, =17,3 МПа. Коэффициент приведения n = Еъ /Es =0,13. Расчёт проводим, используя формулу (50) [2]:

±-y £ RvYc. а     т y

■^n    * xn

Считаем, что при внецентренном сжатии изгибающий момент воспринимается только стальной трубой, что идёт в запас прочности колонны.

Из этого расчёта следует, что несущая способность трубобетон-ной колонны обеспечена. Превышение расчётного сопротивления по сравнению с действующими в колонне напряжениями составляет 235/138,1 = 1,7.

1б. Расчёт при работе бетона с учётом пластических деформа­ций. Известно, что при работе в пластической стадии модуль упруго­сти бетона уменьшается, что в соответствии со СНиП [1] учитывается введением коэффициента V = 0,45 (табл.35 [1]).

В этом случае коэффициент приведения n = пЕъ / Es =0,06. Тогда

An = Ared = As + пАъ =255,4 см2.

Проверяем несущую способность поперечного сечения

N   Mx      4257,1    5360 „ с        л m

±-y =----- - +------- 26,5 = 198,4 < 235 МПа.

An    I-n       255,4 44835

Из этого расчёта следует, что несущая способность трубобетон-ной колонны обеспечена. Превышение расчётного сопротивления по сравнению с действующими в колонне напряжениями составляет

235/198,4 = 1,18.

2. Проверка несущей способности колонны в соответствии с ру­ководством по проектированию железобетонных конструкций с же­сткой арматурой [5]. Эксцентриситет действующего усилия в колон­не принимаем случайным: e0 =1,77 см. Так как / 0 / rn =19 > 14, то влияние прогибов колонны учитываем согласно п.3.25 [5] путём ум­ножения случайного эксцентриситета колонны на коэффициент 1], определяемый по формуле

]] = 1/(1 - N / Nkp),

где Nkp - условная критическая сила, определяемая по формуле

,        + 0,1 I + aIs

кдл 10,1 +1      ) s

/0

N = 6,4Еъ \h_ (_0Д1

kp ,2

=47230 кН; 1=1,1.

=pd4/64 = 342454 см4; Is = 44835 см4; a = 6,33; T = e0/h = 1/30 > tmin = 0,5 - 0,01e0/h - 0,001Rb = 0,27. Принимаем t =0,27. кдл = 1 + М- дл /M = 2 - коэффициент, учитывающий влияние дли­тельного действия нагрузки. Вычисляем критическую силу

6,4Еъ \ 1ъ_(_0Л!

кдл { 0,1 +1       ) \

Определяем радиус инерции приведенного сечения 3 14•51 42

Ared = Аъ + Asa = -—— +131 • 6,33 = 2903 см2; Ired = Ib + Isa = 626260 см4; r = V Iw / Ared =14,7 см.

eanh   1,77 -1,1- 53   п ЛГ1 „
Проверяем -Ц- = ----- -г— = 0,47 < 2.

r2 14,72

Исходя из этого, несущую способность колонны проверяем из ус­ловия

kNnv

N £        ^-г- = 5994 кН,

1 + e0hh

2,5r 2

где к = 1,1. Nnp = RbAb + RsAs = 653,9 кН;

N = 5994 > 4257 кН.

Несущая способность колонны обеспечена. Превышение несущей способности колонны по сравнению с действующими в колонне уси­лиями составляет 5994 / 4257,1 = 1,41.

3. Проверка несущей способности колонны в соответствии с проектом нормативного документа по сталежелезобетонным кон­струкциям для стран СНГ. Методика расчёта трубобетонных конст­рукций, рекомендуемая для использования в разрабатываемом норма­тивном документе для стран СНГ, изложена в [6]. В соответствии с этой методикой несущая способность сжатой трубобетонной колонны определяется по формуле

N £ Nper = (f>7bs (R* Ab + gs2RsAs),

*

где Rb - расчётное сопротивление бетона в трубобетоне, определяе­мое по формуле

Rb = 0,65B(1 + //pb/0. Здесь В - класс бетона по прочности; J3 - коэффициент, определяе­мый по табл.2.1 [7] (в нашем случае J3 =0,35); jUpb - коэффициент

*

армирования, U pb =131 / 2074 = 0,063; Rb можно определить по

*

табл.2.2 [7] (в нашем случае Rb =27,2 МПа); f - коэффициент про­дольного изгиба при внецентренном сжатии, определяемый в зависи­мости от приведенной гибкости Лге^ и приведенного эксцентриситета

ered .

Вычисляем относительный эксцентриситет по формуле (4.32) [7]

ered = 2e0 /


di (0,5 - 0,25/(1 + Upb )) де e0 =1,77 см; di =51,4 см; U =0,063; y=1,37; c=0,177 (табл.4.1

[7]).

0,21 < 2.

ered = 2e0 / Приведенная гибкость

/0,5 - 0,125(1 + jU—) = 36.

^red = 2l0/|--(^|->-    ->      '   Г' X J

По рис.4.6 [7] определяем значение коэффициента f в зависимо­сти от 1red =36 и ered =0,21. f =0,86.

Коэффициент длительного сопротивления трубобетона определя­ем по табл.4.5 [7] в зависимости от jU = 0,063 и ered =0,21. gpb = 0,8. Вычисляем несущую способность колонны

Страницы:
1  2 


Похожие статьи

Л И Стороженко, А В Семко - Сравнение методик расчета трубобетонных конструкций