Мышинский А.Д.
ОПТИМИЗАЦИЯ СЕЧЕНИЙ СТАЛЕЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОЛОНН ПРИ ВАРЬИРОВАНИИ ЭКСЦЕНТРИСИТЕТА ПРИЛОЖЕНИЯ НАГРУЗКИ ОПТИМИЗАЦИЯ СЕЧЕНИЙ СТАЛЕЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОЛОНН В УСЛОВИЯХ СЕЙСМИЧЕСКИХ ВОЗДЕЙСТВИЙ *
Аннотация:
в статье анализируется работа оптимального сечения сталежелезобетонной колонны при варьировании приложения нагрузки. Цель статьи – подбор и обоснования оптимального поперечного сечения внецентренно сжатого сталежелезобетонного элемента при воздействии продольного усилия с различными эксцентриситетами.
Ключевые слова:
сталежелезобетонные конструкции, гибкий упор, жесткий упор, сдвиговое соединение
Прогресс в сфере строительных конструкций определяется постоянным стремлением к разработке инновационных решений, внедрению новых конструктивных подходов и комбинаций материалов с целью повышения функциональной эффективности конструкций, а также оптимизации использования материальных и трудовых ресурсов. Одним из успешных примеров данного подхода является объединение стали и железобетона в едином элементе.Сталежелезобетон представляет собой композитный материал, который сочетает в себе сталь, железобетон и специализированные соединительные устройства, обеспечивающие их совместную работу. Ключевым преимуществом таких конструкций является способность объединить преимущества каждого материала, создавая систему, демонстрирующую более высокие эксплуатационные характеристики и прочность по сравнению с отдельными компонентами.Бетон характеризуется высокой прочностью на сжатие, но имеет меньшее сопротивление изгибу и практически не обладает прочностью на растяжение. В противоположность этому, сталь обладает высокой прочностью на растяжение. Элементы сталежелезобетонной конструкции используют механические свойства бетона на сжатие в сочетании с прочностью на растяжение стали, что приводит к формированию легкой и высокоэффективной системы. Данная интеграция находит применение в строительстве многоэтажных зданий, промышленных и общественных сооружений, а также в мостостроении и реконструкции существующих объектов.В данной работе рассматривается зависимости изменения материалоемкости сталежелезобетонных колонн от вариативного приложения продольной нагрузки на внецентренно - сжатый сталежелезобетонный элемент со значениями от 0 до 150 мм с интервалом 25 мм, нагрузка принята Nmax = 1000 тс. Изучены следующие варианты несущих элементов:- Сталежелезобетонная колонна с жесткой и гибкой арматурой,- Трубобетонная колонна с гибкой арматурой.Задачи и цели поставленной задачи:- Определить зависимости отношения материалоемкости от эксцентриситета приложения нагрузки,- Сопоставить зависимости изменения материалоемкости и НДС различных конструктивных несущих элементов,- Определить самое выгодное сечение по металлоемкости для соответствующего эксцентриситета приложения нагрузки.Для решения вопроса оптимизации сечения были приняты для рассмотрения следующие условия:- Значение эксцентриситета приложения нагрузки варьируется от значения 0–150 мм с интервалом 25 мм,- Учитывается случайный эксцентриситет в зависимости от геометрических параметров колонны,- Объем бетонной оболочки является почти неизменяемой и постоянной величиной для всех вариантов конструирования относительно рассматриваемого эксцентриситета,- В основе сравнительных расчетов взята трубобетонная колонна с внутренним армированием,- Проектирование несущего элемента выполняется по минимальным конструктивным требованиям с коэффициентом использования близким к 1,0,- Стальная труба и двутавр подбирались согласно минимальной металлоемкости и максимальной несущей способности в сечении.Таблица 1. Исходные данные и результаты расчета трубобетонной колонны с внутренним армированием. Таблица 2. Исходные данные и результаты расчета сталежелезобетонной колонны. Полученные результаты исследования зависимости металлоемкости от эксцентриситета приведены на рисунке 1.Графики зависимости металлоемкости от эксцентриситета.При величине эксцентриситета равной 67 мм наблюдается пересечения графиков металлоемкости трубобетона и сталежелезобетона. Из этого следует, что при эксцентриситетах меньше 67 мм выгоднее по предмету металлоемкости становится трубобетонная колонна, после сталежелезобетонная. Результаты приведены при учете что разница объемов бетонных оболочек составляет не более 2%.Исходя из данных расчетов следует, что применения трубобетонных конструкций является оптимальным конструктивным элементом по предмету металлоемкости при незначительных эксцентриситетах, так как учет обжатия бетона стальной трубой несет большой вклад при центральном сжатии. При больших эксцентриситетах сталежелезобетонная колонна проявляет себя лучше на воздействие изгибающих моментов, так как включается в работу на изгиб стальной сердечник.
Номер журнала Вестник науки №5 (86) том 3
Ссылка для цитирования:
Мышинский А.Д. ОПТИМИЗАЦИЯ СЕЧЕНИЙ СТАЛЕЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОЛОНН ПРИ ВАРЬИРОВАНИИ ЭКСЦЕНТРИСИТЕТА ПРИЛОЖЕНИЯ НАГРУЗКИ ОПТИМИЗАЦИЯ СЕЧЕНИЙ СТАЛЕЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОЛОНН В УСЛОВИЯХ СЕЙСМИЧЕСКИХ ВОЗДЕЙСТВИЙ // Вестник науки №5 (86) том 3. С. 1759 - 1766. 2025 г. ISSN 2712-8849 // Электронный ресурс: https://www.вестник-науки.рф/article/23207 (дата обращения: 15.07.2025 г.)
Вестник науки © 2025. 16+