Прочность и устойчивость композитных железобетонных и трубобетонных образцов при статическом нагружении

Существующая нормативная база и несовершенство методик расчета препятствуют широкому распространению трубобетонных конструкций, имеющих большой потенциал для промышленных и гражданских объектов, требующих малогабаритных сечений несущих элементов. С целью решения этой проблемы авторами проведена серия экспериментов, направленных на изучение поведения образцов различных сочетаний стальных и бетонных материалов при статическом нагружении. В статье рассматривается напряженно-деформированное состояние железобетонных и трубобетонных элементов. Представлены материалы испытаний образцов, выполнен анализ показателей несущей способности испытуемых образцов.
Экспериментальные исследования образцов проводились с использованием гидравлического пресса в 2 этапа.
В ходе испытаний получены критические нагрузки разрушения образцов, для каждого образца выявлен характер потери несущей способности и разрушения, построены диаграммы деформирования. Выполнен сравнительный анализ показателей несущей способности исследуемых образцов.
Анализ экспериментальных исследований показал нелинейное увеличение несущей способности при обеспечении совместности работы стальной оболочки и железобетонного ядра трубобетонного образца, а также подтвердил существенные преимущества трубобетонных конструкций перед «классическими» типами конструкций.

1. Кикин А.И., Санжаровский Р.С., Трулль В.А. Конструкции из стальных труб, заполненных бетоном. Москва: Стройиздат, 1974. 144 с.

2. Акаев А.И., Магомедов М.Г., Пайзулаев М.М. Перспективы возведения сейсмостойких зданий из трубобетонных конструкций // Вестник Дагестанского государственного технического университета. Технические науки. 2017. Т. 44. № 1. С. 138‒149. DOI: 10.21822/2073-6185-2017-44-1-138-149.

3. 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 // Науковедение. 2015. Т. 7. № 4 (29). С. 91. URL: http://naukovedenie.ru/PDF/02TVN116.pdf. DOI: 10.15862/112TVN415.

4. 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.

5. Афанасьев А.А., Курочкин А.В. Трубобетонные конструкции для возведения каркасных зданий // Academia. Архитектура и строительство. 2016. № 2. С. 113‒118.

6. Morino S., Tsuba K. Design and Construction of Concrete-Filled Steel Tube Column System in Japan // Earthquake and Engineering Seismology. 2005. № 1. V. 4. P. 51‒73.

7. Lehman D.E., Kuder K.G., Gunnarrson A.K., Roeder C.W., Berman J.W. Circular ConcreteFilled Tubes for Improved Sustainability and Seismic Resilience // Journal of Structural Engineering. 2015. № 141. DOI: 10.1061/(ASCE)ST.1943-541X.0001103.

8. Li P., Zhang T., Wang C. Behavior of Concrete-Filled Steel Tube Columns Subjected to Axial Compression // Advances in Materials Science and Engineering. 2018. P. 1‒15. DOI: 10.1155/2018/4059675.

9. Lu Y., Na Li, Li S., Liang H. Behavior of steel fiber reinforced concrete-filled steel tube columns under axial compression // Construction and Building Materials. 2015. № 95. P. 74‒85. DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2015.07.114.

10. Dai X.H., Lam D., Jamaluddin N. Numerical analysis of slender elliptical concrete filled columns under axial compression. // Thin-Walled Structures. 2014. № 77. P. 26–35. DOI: 10.1016/j.tws.2013.11.015.

11. Lazovic Radovanovic M.M., Nikolic J.Z., Radovanovic J.R., Kostic S.M. Structural Behaviour of Axially Loaded Concrete-Filled Steel Tube Columns during the Top-Down Construction Method // Applied Sciences. 2022. № 12 (8). 3771. DOI: https://doi.org/10.3390/app12083771.

12. Dundu M. Compressive strength of circular concrete filled steel tube columns // Thin-Walled Structures. 2012. V. 56. P. 62–70. DOI: 10.1016/j.tws.2012.03.008.

13. Manikandan K.B., Umarani C. Understandings on the Performance of Concrete-Filled Steel Tube with Different Kinds of Concrete Infill // Advances in Civil Engineering. 2021. V. 2021. Article ID 6645757. 12 p. DOI: https://doi.org/10.1155/2021/6645757.

14. Римшин В.И., Семенова М.Н., Шубин И.Л. и др. Исследования несущей способности внецентренно сжатых сталетрубобетонных колонн // Строительные материалы. 2022. № 6. С. 8‒14. DOI 10.31659/0585-430X-2022-803-6-8-14.

15. Римшин В.И., Кришан А.Л., Астафьева М.А. и др. Исследования несущей способности центрально-сжатых сталетрубобетонных колонн // Жилищное строительство. 2022. № 6. С. 33–38. DOI 10.31659/0044-4472-2022-6-33-38.

16. Кришан А.Л., Суровцов М.М. Экспериментальные исследования прочности гибких трубобетонных колонн // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. 2013. № 1 (41). С. 90‒92.

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

18. Кришан А.Л., Римшин В.И., Рахманов В.А. и др. Несущая способность коротких трубобетонных колонн круглого сечения // Известия высших учебных заведений. Технология текстильной промышленности. 2017. № 4 (370). С. 220‒225.

19. Krishan A.L., Astafeva M.A., Rimshin V.I. et al. Compressed Reinforced Concrete Elements Bearing Capacity of Various Flexibility // Lecture Notes in Civil Engineering. 2022. V. 182. P. 283‒291. – DOI: 10.1007/978-3-030-85236-8_26.

20. Тамразян А.Г., Манаенков И.К. Испытание трубобетонных образцов малого диаметра с высоким коэффициентом армирования // Строительство и реконструкция. 2017. № 4 (72). С. 57‒62.

21. Хазов П.А., Ерофеев В.И., Лобов Д.М., Ситникова А.К., Помазов А.П. Экспериментальное исследование прочности композитных трубобетонных образцов малогабаритных сечений // Приволжский научный журнал. 2021. № 3. С. 36‒43.

22. Wang J., Sun Q., Li J. Experimental study on seismic behavior of high-strength circular concrete-filled thin-walled steel tubular columns. // Engineering Structures. 2019. V. 182. P. 403‒415. DOI: 10.1016/j.engstruct.2018.12.098.

23. Канищев Р.А. Анализ местной устойчивости трубобетонных конструкций прямоугольного сечения // Инженерно-строительный журнал. 2016. № 4 (64). С. 59–68.

24. Белый Г.И., Ведерникова А.А. Исследование прочности и устойчивости трубобетонных элементов конструкций обратным численно-аналитическим методом // Вестник гражданских инженеров. 2021. № 2 (85). С. 26‒35. DOI 10.23968/1999-5571-2021-18-2-26-35.

25. Лапшин А.А., Хазов П.А., Кожанов Д.А., Лихачева С.Ю. Оценка прочности и устойчивости композитных сталежелезобетонных элементов с совместным применением стержневых и твердотельных расчетных моделей // Приволжский научный журнал. 2021. № 3. С. 9‒16.

26. Несветаев Г.В., Резван И.В. Оценка прочности трубобетона // Фундаментальные исследования. 2011. № 12-3. С. 580‒583.