Напряженно-деформированное состояние брусковых колонн при осевом и внецентренном сжатии

Abstract

RU: В диссертации рассматриваются брусковые колонны при осевом и внецентренном приложении нагрузки. Рассматриваемая в работе конструкция представляет собой бетонный брус квадратного или прямоугольного сечения, внешне армированный по углам стальными уголками, которые жестко соединены поперечными стержнями – хомутами. Брус закреплен по концам шарнирно, загружен центрально приложенными силами и равными, в противоположные стороны направленными изгибающими моментами. Конструкция брусковой колонны внутренне статически неопределима. Статическая неопределимость сталебетонной колонны обусловлена комплексностью сечения, которое включает в себя бетонное ядро и стальную обойму. Раскрыта статическая неопределимость рассматриваемой конструкции методом сил. В состав основной системы включены два контактирующих между собой элемента брусковой колонны - стальная обойма и бетонное ядро. За неизвестные приняты силы контактного взаимодействия. Предложенное решение реализовано численно, шаговым перебором деформированных состояний брускового элемента. Каждое деформированное состояние определяется кривизной. Линеаризация нелинейной стороны задачи осуществляется в процессе последовательных приближений, переменными параметрами деформирования которого являются секущий модуль деформации бетона и коэффициент поперечной деформации в каждой точке конечно–разностной сетки. Предусмотрена процедура исключения контактных сил, превысивших силы сцепления между бетоном ядра и обоймой. Процесс последовательных приближений на каждом шаге продолжается до достижения удовлетворительной сходимости по величинам модулей деформации. Получены решения для расчета НДС брусковых колон, в том числе и с учетом продольного изгиба. Шагово-итерационными методами осуществлена численная реализация полученных решений. В процессе последовательных приближений переменными параметрами являются секущий модуль деформации бетона и коэффициент поперечной деформации в каждой точке конечно–разностной сетки. В диссертации осуществлено сопоставление опытных и теоретических данных. Проведен анализ влияния шага хомутов, геометрических размеров и класса бетона на эффект обоймы. Проведен сравнительный расчет брусковой и железобетонной колонн. Показаны преимущества применения брусковых колонн взамен железобетонных.

EN: The dissertation is devoted to elaboration of methodology for carrying capacity determination of bar columns under axial and eccentric compression, taking into account columns buckling. The column is composed of square or rectangular concrete bar with external corners reinforcement made by angles which have rigid connections. The numerical implementation was done using the step iteration method. During the implementation as the variable parameters considers concrete secant modulus of deformation and Poisson ratio. The author provides the comparative analysis of theoretical and experimental results, together with impact analysis of clips’ step, geometry and concrete class on the case effect.