Нелинейная деформационная модель в расчете внецентренно сжатых трубобетонных элементов

Рассмотрен вопрос применимости нелинейной деформационной модели для определения параметров напряженного-деформированного состояния внецентренно сжатых трубобетонных элементов. Для учета сложного напряженного состояния материалов бетона внутреннего сердечника и стали трубы введены корректировки их диаграмм деформирования. Поперечное сечение трубобетонного элемента рассматривается как совокупность элементарных площадок. В качестве критерия расчета сопротивления сжатию в предельной стадии по прочности предложено принимать максимальное усилие, вычисляемое из условия совместности деформаций стали и бетона. Преимуществом данного критерия является отсутствие необходимости нормирования предельной сжимаемости бетона и учет высокой степени перераспределения усилий в поперечных сечениях. На выборке экспериментальных данных выполнена верификация методики сопоставлением результатов расчетного и экспериментально полученного предельного усилия. Подтверждена применимость нелинейной деформационной модели на основе диаграмм деформирования с учетом многоосного напряженного состояния бетона и стали трубы для расчета внецентренно сжатых трубобетонных элементов. 

1. Кришан, А. Л. Трубобетонные колонны для многоэтажных зданий // Строительная механика инженерных конструкций и сооружений. 2009 № 4. С. 75-80.

2. Дуванова, И. А., Сальманов И. Д. Трубобетонные колонны в строительстве высотных зданий и сооружений // Строительство уникальных зданий и сооружений. 2014 № 6(21). С. 89-103.

3. Овчинников И.И., Овчинников И.Г., Чесноков Г.В., Михалдыкин Е.С. О проблеме расчета трубобетонных конструкций с оболочкой из разных материалов. Часть 1. Опыт применения трубобетона с металлической оболочкой // Интернет-журнал Науковедение. 2015 Т.7 № 4(29). С. 90. DOI: 10.15862/95TVN415.

4. Пенкина, Е. В. Плотников А. И. К вопросу о применении трубобетонных колонн в многоэтажных и высотных зданиях // Научному прогрессу - творчество молодых: Международная молодежная научная конференция по естественнонаучным и техническим дисциплинам: материалы и доклады: в 3 частях, ЙошкарОла, 19–20 апреля 2013 года / Поволжский государственный технологический университет. Том Часть 3. ЙошкарОла: Поволжский государственный технологический университет, 2013. С. 121-123.

5. Овчинников И.И., Овчинников И.Г., Чесноков Г.В., Михалдыкин Е.С. О проблеме расчета трубобетонных конструкций с оболочкой из разных материалов. Часть 2. Расчет трубобетонных конструкций с металлической оболочкой // Интернет-журнал «НАУКОВЕДЕНИЕ». 2015 Т.7, №4 (29) DOI: 10.15862/112TVN415. 6. Несветаев, Г. В., Резван И. В. Оценка прочности трубобетона // Фундаментальные исследования. 2011 № 12-3. С. 580-583.

6. Кикин А. И., Санжароиский Р. С., Трулль В. А. Конструкции из стальных труб, заполненных бетоном. М.: Стройиздат, 1974, 144 с.

7. СП 266.1325800.2016 Конструкции сталежелезобетонные : Правила проектирования : свод правил :

8. издание официальное : утвержден Приказом Министерства строительства и жилищно-коммунального хозяйства Российской Федерации от 30 декабря 2016 г. № 1030/пр : дата введения 01 июля 2017 г. – URL: http://www.consultant.ru.

9. Снигирева В.А., Горынин Г.Л. Нелинейное напряженно-деформированное состояние трубобетонных конструкций // Инженерно-строительный журнал. 2018 № 7(83). С. 73-82.

10. Хазов П.А., Ситникова А.К., Чибакова Е.А. Расчет трубобетонных конструкций: современное состояние вопроса и перспективы дальнейших исследований (обзор) // Приволжский научный журнал. 2023 № 4. С.57-76.

11. Gardner N. J., Jacobson E. R. Structural Behavior of Concrete Filled Steel Tube // ACI Journal. 1967. P. 404-413.

12. Tomii M., Yoshimura K., Morishita Y. Experimental Studies on Concrete Filled Steel Tubular Columns under Concentric Loading // Proc. Int. Colloquium on Stability of Structures Under Static and Dynamic Loads. 1977. – P. 718-741

13. Schneider, S. P. Axially Loaded Concrete-Filled Steel Tubes // Journal of Structural Engineering. 1998 Vol. 124, Issue. 10. P. 1125-1138.

14. Kuranovas A., Goode D., Kvedaras A., Zhong S. Load-Bearing Capacity of Concrete-Filled Steel Columns // Journal of Civil Engineering and Management. 2009 №15(1). P. 21–33. DOI:10.3846/1392-3730.2009.15.21-33

15. Jayalekshmi1 S. A., Sankar Jegadesh J. S. Comparative Study on Design Principles of Circular Concrete Filled Steel Tubular Columns // Proceedings to the ICIDRET. 2014. P. 133-137.

16. Карпенко Н.И. Общие модели механики железобетона. М.: Стройиздат, 1996. 412 с.

17. Маилян Д. Р., Несветаев Г. В., Халезин С. В., Горцевской А. А. Деформационные свойства и параметрические точки бетонов каркасной структуры // Инженерный вестник Дона. 2018 № 2(49). С. 177.

18. Горынин Г. Л., Снигирева В. А., Горынин А. Г., Иванов А. В. Учет изменения коэффициента Пуассона бетона при нелинейном деформировании трубобетонных стоек // Известия высших учебных заведений. Строительство. 2022 № 11(767). С. 15-27. DOI: 10.32683/0536-1052-2022-767-11-15-27.

19. Стороженко Л.И., Семко А.В. Сравнение методик расчета трубобетонных конструкций // Коммунальное хозяйство городов. Научно-технический сборник. 2005 №63. С. 59-67.

20. Кришан А. Л., Наркевич М. Ю. Анализ существующих методик расчета внецентренно сжатых трубобетонных колонн городских сооружений и зданий // Предотвращение аварий зданий и сооружений. 2012 № 1. С. 1-5.

21. Астанков К.Ю., Пермикин А.С., Овчинников И.Г. Анализ возможности применения российских норм проектирования сталетрубобетонных конструкций в малом мостостроении // Транспорт. Транспортные сооружения. Экология. 2022 № 2. С. 53-63. DOI: 10.15593/24111678/2022.02.07.

22. Хашхожев К. Н. Аваков А. А. Расчет центрально сжатыхтрубобетоннх колонн кольцевого сечения с учетом физической нелинейности // Строительство и архитектура. 2021 Т. 9 № 3. С. 6-10. DOI: 10.29039/23080191-2021-9-3-6-10.

23. Конин Д.В., Крылов А.С., Гаврилов Д.Н., Жданова А.А., Воропаева М.И. О работе сталежелезобетонных конструкций при внецентренном сжатии // Промышленное и гражданское строительство. 2023 № 12. С. 31-37. DOI: 10.33622/0869-7019.2023.12.31-37.

24. Кришан А.Л., Сагадатов А. И., Мельничук А.С. Реализация нелинейной деформационной модели при расчете прочности трубобетонных колонн // Предотвращение аварий зданий и сооружений. 2010 №10. С. 635-643.

25. Чепурненко В.С., Языев Б.М., Урвачёв П.М., Аваков А.А. Определение напряжённодеформированного состояния коротких внецентренно-сжатых трубобетонных колонн методом конечных элементов путём сведения трёхмерной задачи к двумерной // Строительство и архитектура. 2020 Том 8. Выпуск 4 (29). С.87-94.

26. Кришан, А. Л. Диаграммный расчет прочности трубобетонных колонн // Международная научнопрактическая конференция "Инженерные системы - 2011": Тезисы докладов, Москва, 05–08 апреля 2011 года / Под общей редакцией С.Н. Кривошапко. Москва: Российский университет дружбы народов, 2011. С. 79.

27. Кришан, А. Л., Трошкина Е. А., Кузьмин А. В. Предложения по расчету прочности трубобетонных колонн // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. 2011 № 1(33). С. 66-69.

28. Ведерникова, А. А. Совершенствование методики расчета трубобетонных элементов обратным численно-аналитическим методом и ее применение // Инженерный вестник Дона. 2023 № 11(107). С. 437-449.

29. Snigireva, V.A., Gorynin, G.L. The nonlinear stress-strain state of the concrete-filled steel tube structures. Magazine of Civil Engineering. 2018 83(7). P. 73-82. DOI: 10.18720/MCE.83.7.

30. Сагадатов А.И. Напряженно-деформированное состояние сжатых трубобетонных элементов с внутренним стальным сердечником. Дисс. … канд. техн. наук. – Магнитогорск, 2006 – 180 с.

31. Кузнецов К.С. Прочность и деформативность колонн из стальных труб, заполненных высокопрочным предварительно обжатым бетоном. Дисс. …канд. техн. наук. – Магнитогорск, 2007 – 154 с.

32. Стороженко Л.И. Объемное напряженно-деформированное состояние железобетона с косвенным армированием: Дисс. … докт. техн. наук. – Кривой Рог, 1984 – 587 с.

33. Шабров В.Л. Прочность трубобетонных элементов диаметром 500 мм и более при внецентренном сжатии: Дисс. канд. … техн. наук. – М.: НИИЖБ, 1988 – 253 с.

34. CEB-FIB. Model Code for Concrete Structures. Ernst & Sohn, 2013. 402 p.

35. СП 5.03.01-2020 «Бетонные и железобетонные конструкции»//РУП «Стройтехнорм» Министерства архитектуры и строительства Республики Беларусь, Минск, 2020 -236с.

36. ТКП 45-5.03-16-2005 (02250) Конструкции сталежелезобетонные покрытий и перекрытий. Правила проектирования / Министерство архитектуры и строительства Республики Беларусь // Минск, 2006. – 71 с.