В работе рассматривается технология, совмещающая известную методику каркасно-щитового строительства с использованием лёгких металлоконструкций и получения теплоизоляционного, звукоизоляционного монолитного неавтоклавного пенобетона. Принцип возведения монолитно-каркасных сооружений с применением пенобетона заключается в формировании металлической конструкции, состоящей из колонн, опирающихся на фундамент, и замоноличенных пенобетоном горизонтальных балочных клеток перекрытий, связывающих все элементы каркаса в единый прочный остов здания. При этом наблюдается эффект повышения устойчивости стоек каркаса
пенобетон, облегчённые конструкции, каркас зданий
Для повышения эффективности строительного производства, необходимым требованием к возводимым объектам является снижение собственного веса конструкций и стоимости строительства. Таким образом, необходимо разработать облегченные конструкции каркасов, без снижения несущей способности по сравнению с известными решениями [1]. В работе рассматривается технология, совмещающая известную методику каркасно-щитового строительства с использованием дерева или лёгких металлоконструкций и отработанной технологии получения на стройплощадке теплоизоляционного, звукоизоляционного монолитного неавтоклавного пенобетона, используемого в элементах и узлах дома. Технология возведения монолитно-каркасных сооружений с применением пенобетона заключается в монтаже металлической конструкции, состоящей из колонн, опирающихся на фундамент, замоноличенных пенобетоном, связывающим все элементы каркаса в единый прочный остов здания [2].
Рабочей гипотезой в данном исследовании является утверждение о повышении несущей способности элементов каркаса, заключенных в пенобетон [3]. Для количественного определения величины повышения несущей способности элементов. В настоящей работе испытывается стойка замкнутого сечения (рис.1).
Рисунок 1 - Сечение испытуемой стойки С5.
Испытуемая стойка закреплена шарнирно в обеих опорах и загружается центрально (Рис.2). Коэффициент расчетной длины принимается за единицу.
Рисунок 2 - Расчетная схема испытания центрально нагруженной свободной стойки.
Когда испытуемая стойка заключена в пенобетонную обойму, она находится в «стесненных условиях». Расчетная схема стойки в обойме имеет вид (рис. 3).
Для сравнительного анализа работы стойки производится ее теоретический расчет согласно СП16.13330.2017.
Стойка С5 - Тр○50х2
Ry=24,5; А=3,46см2; Jx= Jy=13,08см4; Wx=Wy=4,59см3; ix=iy=1,95см.
Центральное сжатие при е=0 см.,
п.7.1.3 формула 7 
;
Тип сечения «а», по таблице Д.1 
=0,864
Данное значение несущей способности отличается от величины критической силы, полученной по уравнению Эйлера-Ясинского 
, поскольку получено при гибкости λ=61,5. По Эйлеру 
корректность в диапазоне при одной полуволне выгиба стойки. При такой гибкости расчет критической силы является некорректным и не совпадает с эмпирическими данными [4].
Результаты испытаний приведены на рисунке 4.
|
120 см |
Рисунок 3 - Расчетная схема металлической стойки в обойме из пенобетона, защемленная неподвижными опорами.
Рисунок 4 - Продольные перемещения центрально нагруженных стоек.
Рисунок 5 – Поперечный изгиб центрально нагруженных стоек.
Следует заметить, что перемещения точек в крайних волокнах сечения стойки отличается от теоретических. Разница связана расположением датчиков на крайних волокнах. Теоретическое значение перемещения точек определяется на оси элемента.
Закон Гука 
, отсюда
– теоретическое значение.
Согласно расчету, потеря устойчивости возможна при нагрузке более 70кН, что видно на графике (рис. 5). В то же время, стойка, заключенная в пенобетонную обойму, показала минимум выгиба и полную устойчивость.
Стойка в пенобетоне показала минимум поперечного выгиба и выдержала нагрузку 90кН, что показывает повышение несущей способности на 16%.
1. Савенков А.И., Бессонова А.О., Шустов П.А. Сравнение несущей способности и выгиба центрально сжатых стоек в пенобетонной обойме // Известия вузов. Инвестиции. Строительство. Недвижимость. 2023. Т. 13. № 4 (47). с. 666-676.
2. Савенков А.И., Заенец Е.О., Кетнер А.В. Скрытый каркас из легких стальных тонкостенных конструкций в монолитном пенобетоне // Сборник научных трудов АнГТУ. 2021. Т. 1. №18. с. 130-133.
3. Савенков А.И., Шустов П.А., Горбач П.С., Плосконосова А.О. Оценка прочности пенобетона при осевом одноосном сжатии // Известия вузов. Инвестиции. Строительство. Недвижимость. 2020. Т. 10. № 1 (32). С. 100-107.
4. Александров А.В. Сопротивление материалов. Изд.5-е стер. - М.: Высшая школа, 2007. – 559 с.
