Напряженно-деформированное состояние центрально сжатых трубобетонных элементов. Теоретические и численные исследования

Аннотация

Сжатые трубобетонные элементы имеют сложный характер силового сопротивления, в основном, обусловленный наличием радиального напряжения на поверхности соприкосновения трубы с бетоном. По этой причине, согласно действующим нормативным документам, даже прочность коротких центрально сжатых элементов рассчитывается по методикам, опирающимся на эмпирических формулах. В работе предложена методика, основанная на известных зависимостях механики твёрдого тела и учитывающая основные особенности силового сопротивления элементов. Оценка достоверности данной методики, а также методик EN 1994-1-1 и СП 266.1325800.2018 выполнена с учётом сопоставления результатов расчётов с данными опытов образцов, имеющих большие диаметры поперечного сечения – от 530 до 720 мм. Дополнительно проведены численные эксперименты по оценке напряжённо-деформированного состояния аналогичных трубобетонных образцов с помощью компьютерного моделирования в ПК ANSYS. Сопоставлялись прочность объёмно сжатого бетона, радиальное напряжение в бетоне, осевое и окружное напряжения в стальной трубе, прочность и осевая деформация образцов. Результаты предложенной методики и численного моделирования практически совпали с данными физических экспериментов. Нормативные методики достаточно точно оценивают прочность образцов, при этом примерно на 15% занижая величину предельного усилия в бетоне и значительно завышая сжимающее усилие в трубе. Полученные данные следует учесть при подготовке новой редакции свода правил.