ПЕРСПЕКТИВЫ ВОЗВЕДЕНИЯ СЕЙСМОСТОЙКИХ ЗДАНИЙ ИЗ ТРУБОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ

Резюме: Цель. Целью исследования является поиск оптимальных проектных решений при возведении зданий, которые обеспечат их надежность и долговечность, соблюдение экологических требований, огнестойкость и сейсмостойкость. В связи с этим поставлена задача определения преимуществ и перспектив возведения сейсмостойких зданий из трубобетонных конструкций, поскольку они отличаются конструктивной, технологической и экономической эффективностью при использовании в качестве вертикальных несущих элементов каркасов высотных зданий. Метод. Использована методика расчета прочности нормальных сечений внецентренно-сжатых трубобетонных элементов с использованием нелинейной деформационной модели, позволяющая учитывать совместную работу стальной оболочки и бетонного ядра, находящегося в условиях трехосного сжатия. Результат. В статье проведен обзор новейшего мирового опыта применения в качестве вертикальных несущих конструкций трубобетона для объектов гражданского назначения с позиций сейсмостойкого строительства. Изучен мировой опыт возведения гражданских зданий высотой от 100 до 600 м с применением трубобетонной технологии, в том числе регионах с опасными природно-техногенными условиями. Проанализированы конструкционные, эксплуатационные и технологические преимущества и недостатки трубобетонной технологии. Рассмотрены методики расчета прочности трубобетонных элементов при центральном сжатии: по состоянию полного разрушения бетона и текучести трубы, достигаемому при максимальной нагрузке, итак называемая деформационная теория – по состоянию начала «текучести трубы в продольном направлении». Показаны достоинства и недостатки обоих методов. Рассмотрены факторы, сдерживающие широкое применение и внедрение трубобетонных конструкций в России. Вывод. При всех очевидных преимуществах трубобетонных конструкций для широкого использования их в сейсмостойком строительстве необходимы дальнейшие углубленные исследования поведения трубобетонных элементов, работающих на статические и динамические нагрузки в составе многократно статически неопределимых несущих каркасов зданий. 

1. S.-H. Cai. Modern Street Tube Confined Concrete Structures. Shanghai, China Communication Press, 2003, p. 358.

2. Паньшин Л.Л., Крашенинников М.В. Опыт реализации неупругой деформационной модели в практических расчетах конструкций высотных зданий // Бетон и железобетон - пути развития: Науч. тр. 2-й Всероссийской конф. по бетону и железобетону. Т. 6. М.: Дипак, 2005. С. 249-256.

3. Митрофанов В. П., Довженко О. А. О критерии предельного состояния по прочности центрально сжатых трубобетонных элементов // Научно-технический сборник "Коммунальное хозяйство городов" № 63: Серія: Економічні науки. Харьков, Украина, 2005, С. 73-86.

4. Кришан А.Л. Расчет прочности трубобетонных колонн / А.Л.Кришан, А.И.Заикин, А.С.Мельничук // Строительная механика инженерных конструкций и сооружений – № 1, 2010. - С. 20-25.

5. Курочкин А. В. Возведение каркасных зданий с несущими конструкциями из трубобетонных элементов // Вестник МГСУ. 2010. № 3. С. 82-86.

6. Етекбаева А.Б. Прочность и деформация трубобетонных сжатых элементов при знакопеременных горизонтальных нагрузках: Дисc.на соиск. учен. степ. к.т.н. Спец.05.23.01. – Алматы, 2010. 132 с.

7. Дуванова И.А., Сальманов И.Д. Трубобетонные колонны в строительстве высотных зданий и сооружений // Строительство уникальных зданий и сооружений. №6 (21). 2014, С. 89-103.

8. Овчинников И.И., Овчинников И.Г., Чесноков Г.В., Михалдыкин Е.С. О проблеме расчета трубобетонных конструкций с оболочкой из разных материалов. Часть 1. Опыт применения трубобетона с металлической оболочкой // Интернет-журнал «НАУКОВЕДЕНИЕ» Том 7, 2015. №4. С.1-25.

9. Аймагамбетова С.М. Высотное строительство с учетом применения трубобетонных конструкций. Дис. на соиск. квалиф. магистра техники и технологии строительства. Санкт-Петербург: ФГБОУ ВПО СПбГПУ, 2013. - 71 с.

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

11. Boyd P.F., Cofer W.F., McLean D.I. Seismic performance of steel-encased concrete columns under flexural loading // Journal of ACI. - 1995. – Vol. 92, №3. - P. 353-364.

12. Суров К.Л., Акаев А.И., Римшин В.И. К вопросу о расчете прочности и жесткости сталебетонных станин с учетом физической нелинейности // Бетон и железобетон. – 1996. № 1. С. 24-28.

13. Акаев А.И., Пайзулаев М.М. Расчет прочности по первой группе предельных состояний изгибаемых элементов, усиленных стальными обоймами // Журнал «Научное обозрение». – Москва, 2015. №9. С. 112-115.

14. Yu Q., Tao Z., Chen Z.-B. Analysis and calculations of steel tube confined concrete (stcc) stub columns. Journal of Constructional Steel Research. 2010. Vol. 66. Issue 1. Pp. 53-64.

15. Liu F.-Q., Yang H. Fe analysis of fire-resistance performance of concrete filled steel tubular columns under different loading cases. Harbin Gongye Daxue Xuebao/Journal of Harbin Institute of Technology. 2010. Vol. 42. Issue 1. Pp. 201-204.

16. Qian J., Jiang Z., Ji X. Experimental study on seismic behavior of steel tube-reinforced concrete composite shear walls with high axial compressive load ratio. Jianzhu Jiegou Xuebao. Journal of Building Structures. 2010. Vol. 31. Issue 7. Pp. 40-48.

17. Garanzha I.M. About approaches to the calculation of composite tubes in Ukraine and abroad // Metal constructions. 2014, vol.20, №1, p. 45-53.

18. Min Yu, Xiaoxiong Zha, Jianqiao Ye, Yuting Li. A unified formulation for circle and polygon concretefilled steel tube columns under axial compression / Engineering Structures.- 2013. - 49. - p. 1-10.

19. Xinzheng Lua, Linlin Xiea, Hong Guanb, Yuli Huangc, Xiao LuA shear wall element for nonlinear seismic analysis of super-tall buildings using Open Sees / Finite Elements in Analysis and Design. 2015, vol, рр. 14–25