Анотація до роботи:

Петров А.М. Напружено-деформований стан брускових колон при осьовому та позацентровому стисканні. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.23.01 - будівельні конструкції, будівлі та споруди. - Українська державна академія залізничного транспорту, Харків, 2008.

У дисертації розглядаються брускові колони при осьовому та позацентровому прикладанні навантаження. Розглянута в роботі конструкція являє собою бетонний брус квадратного або прямокутного перерізу, зовні армований по кутах сталевими кутниками, які жорстко з'єднані поперечними стержнями - хомутами.

Отримано рішення для розрахунку НДС брускових колон, у тому числі та з урахуванням поздовжнього згинання. Кроково-ітераційними методами здійснена чисельна реалізація отриманих рішень у процесі послідовних наближень, де змінними параметрами є січний модуль деформації бетону та коефіцієнт поперечної деформації в кожній точці кінцево-різницевої сітки.

У дисертації здійснено співставлення експериментальних і теоретичних даних. Проведено аналіз впливу кроку хомутів, геометричних розмірів і класу бетону на ефект обойми.

Проведено порівняльний розрахунок брускової та залізобетонної колон. Показано переваги застосування брускових колон замість залізобетонних.

1. Проведений огляд досліджень робіт вітчизняних і закордонних вчених, присвячений сталебетонним конструкціям, дозволяє с тверджувати, що на сьогодні робота цих конструкцій вивчена недостатньо. Зокрема, залишаються мало досліджені питання, пов'язані з розрахунком коротких і довгих брускових колон на міцність і жорсткість.

2. З урахуванням контактної взаємодії між бетонним ядром, що працює в умовах тривісного напруженого стану, і сталевою обоймою розроблено математичний апарат і запропоновано наступні методики розрахунку брускових колон:

- методика розрахунку брускових елементів прямокутного поперечного переріза на центральне та позацентрове стискання;

- методика розрахунку брускових колон прямокутного поперечного перерізу при поздовжньому згинанні.

3. На підставі запропонованих методик розроблені алгоритм і програма розрахунку брускових колон на ПЕОМ при осьовому та позацентровому стисканні.

4. Проведено чисельні розрахунки брускових колон квадратного та прямокутного поперечного перерізів з бетонним ядром різної міцності та різним кроком хомутів:

- отримано епюри контактної взаємодії між бетонним ядром і сталевим каркасом по перерізах, що збігається з хомутами та між ними;

- показано, що раціональний крок хомутів може бути знайдений з умови зменшення контактного тиску між бетонним ядром і кутниками на ділянці між хомутами не більше, ніж на 50%;

- найбільшою несучою здатністю володіють брускові колони квадратного перерізу;

- рекомендується для виготовлення нових брускових колон використовувати бетони класів з міцністю не більше 30 - 40 МПа;

- рекомендоване співвідношення сторін поперечного переріза колони b/a - не більше 1.5;

- несуча здатність сталебетонних колон вища, ніж сумарна несуча здатність бетонних колон і металевих каркасів, що пояснюється ефектом обойми.

5 Проведено експериментальні дослідження бетонних і брускових колон, а також металевих каркасів на центральне та позацентрове стискання. У результаті показано, що брускові конструкції не втрачають несучу здатність миттєво. Одержуючи деформації, що перевищують на 15- 20% граничні, колони ще тривалий час здатні витримувати значне навантаження.

6. Проведено порівняльний аналіз дослідної та теоретичної несучої здатності брускових колон. Аналіз показав гарну збіжність результатів розрахунку та експерименту. Розбіжності не перевищують 6.1% при центральному та 17.4% (середнє значення погрішності - 11.4%) при позацентровому стисканні.

7. Проведено порівняльний розрахунок брускової та залізобетонної колон. Отримано економію сталі на 20 % і бетону на 30 %. У другому варіанті розрахунку при однакових витратах матеріалу несуча здатність збільшується на 56%.

Публікації автора:

1. Петров А.Н., Ватуля Г.Л. Новые прогрессивные решения конструкций междуэтажных перекрытий и ферм покрытий из сталебетона // Информационный листок: ИЛ № 171-94. – Харьков, 1994. – С. 1-3.

Особистий внесок – запропоновано прогресивне рішення конструкції перекриття.

2. Петров А.Н. Экспериментальные исследования напряженно-деформированного состояния бетонных колонн с внешним армированием уголками // Вісник Рівненського державного технічного університету: Зб. наук. пр. - Вип. 3. – Рівне, 1999. – С. 238-242.

3. Чихладзе Е.Д., Петров А.М. Дослідження роботи брускових елементів при осьовому та позацентровому стиску // Зб.наук.пр. - Харків: ХарДАЗТ, 2000. - Вип. 42 - С. 85-89.

Особистий внесок – розробка алгоритму розрахунку брускових колон.

4. Гайдук О.М., Петров А.М. Напружено-деформований стан бетонних колон із зовнішнім армуванням кутниками // Зб.наук.пр. - Харків: ХарДАЗТ, 2001. – Вип. 48 - С.47-51.

Особистий внесок – аналіз впливу міцності бетону на ефект обойми.

5. Гайдук О.М., Петров А.М. Напружено-деформований стан брускових колон при позацентровому стиску // Науково-технічний журнал „Інформаційно-керуючі системи на залізничному транспорті”. – Харків: ХарДАЗТ, 2001. - 5 спец. вип. - С.91.

Особистий внесок – зв'язок між напруженнями та деформаціями при об'ємному напруженому стані.

6. Кобзева Е.Н., Петров А.Н. Расчет брусковых конструкций при осевом и внецентренном сжатии // Зб.наук.пр. Вісник ДонДАБА. - Макіївка, 2001. - Вип. 2001-5 (30). –– С. 152-155.

Особистий внесок – розробка методики розрахунку брускових колон.

7. Петров А.Н. Расчет несущей способности брусковых колонн при внецентренном сжатии / Залізничний транспорт України. - № 2 – Київ, 2002. – С. 34-35.

8. Кобзева Е.Н., Петров А.Н. Модель и методика исследования нелинейного деформирования брусковых конструкций // Зб. наук. пр. Луганського державного аграрного університету. Серія: Технічні науки. - Луганськ, 2004. - Вип. №49/52. – С. 15-21.

Особистий внесок – розробка методики нелінійного деформування брускових колон.

9. Петров А.Н. Численные исследования работы брусковых колонн на внецентренное сжатие // Науково-технічні проблеми сучасного залізобетону. – Зб. наук. пр. у 2-х томах. - Т. 1. – Київ: НДІБК, 2005. – С. 234-238.