Железобетонная колонна

редактировать

A железобетонная колонна представляет собой конструктивный элемент, спроектированный для восприятия сжимающих нагрузок, состоящий из бетона со встроенной стальной рамой для обеспечения армирования. В целях проектирования столбцы разделены на две категории: короткие столбцы и узкие столбцы.

Содержание

  • 1 Короткие столбцы
    • 1.1 Расчетная нагрузка
      • 1.1.1 Спиральные столбцы
      • 1.1.2 Связанные столбцы
  • 2 Узкие столбцы
  • 3 Нелинейное моделирование столбцов
  • 4 Ссылки
  • 5 Внешние ссылки

Короткие колонны

Прочность коротких колонн зависит от прочности материала и геометрии поперечного сечения. Арматурный стержень размещается в осевом направлении в колонне для обеспечения дополнительной осевой жесткости. С учетом дополнительной жесткости стали, номинальной грузоподъемности Pnдля колонны с точки зрения максимального напряжения сжатия бетона fc', предела текучести стали fy, общей площади поперечного сечения столбец Ag, а общая площадь поперечного сечения стальной арматуры Ast

P n = 0,85 fc ′ (A g - A st) + A stfy {\ displaystyle {\ begin {align} P _ {\ mathrm {n} } = 0.85f '_ {\ mathrm {c}} (A _ {\ mathrm {g}} -A _ {\ mathrm {st}}) + A _ {\ mathrm {st}} f _ {\ mathrm {y}} \\\ end {align}}}{\begin{aligned}P_{{\mathrm {n}}}=0.85f'_{{\mathrm {c}}}(A_{{\mathrm {g}}}-A_{{\mathrm {st}}})+A_{{\mathrm {st}}}f_{{\mathrm {y}}}\\\end{aligned}}

где первый член представляет нагрузку, которую несет бетон, а второй член представляет нагрузку, которую несет сталь. Поскольку предел текучести стали на порядок больше, чем у бетона, небольшая добавка стали значительно повысит прочность колонны.

Расчетная нагрузка

Для консервативной оценки и встраивать избыточность в окончательную структурную систему, Требования Строительного кодекса ACI дают максимально уменьшенную расчетную нагрузку ϕ P n {\ displaystyle \ mathrm {{\ phi} P _ {\ mathrm {n}}} \, \! }{\ mathrm {{\ phi} P _ {{\ mathrm {n}}}}} \, \! где ϕ {\ displaystyle \ mathrm {\ phi} \, \!}{\ mathrm {\ phi}} \, \! - коэффициент уменьшения прочности для типа используемого столбца. Для спиральных столбцов

ϕ P n (max) = 0,85 ϕ [0,85 fc ′ (A g - A st) + A stfy] {\ displaystyle {\ begin {align} {\ phi} P _ {\ mathrm {n ( max)}} = 0.85 \ phi [0.85f '_ {\ mathrm {c}} (A _ {\ mathrm {g}} -A _ {\ mathrm {st}}) + A _ {\ mathrm {st}} f_ {\ mathrm {y}}] \\\ конец {выровнен}}}{\begin{aligned}{\phi }P_{{\mathrm {n(max)}}}=0.85\phi [0.85f'_{{\mathrm {c}}}(A_{{\mathrm {g}}}-A_{{\mathrm {st}}})+A_{{\mathrm {st}}}f_{{\mathrm {y}}}]\\\end{aligned}}

где ϕ = 0,75 {\ displaystyle \ mathrm {\ phi} = 0,75 \, \!}{\ mathrm {\ phi}} = 0,75 \, \! . Для связанных столбцов

ϕ P n (max) = 0,80 ϕ [0,85 fc ′ (A g - A st) + A stfy] {\ displaystyle {\ begin {align} {\ phi} P _ {\ mathrm {n ( max)}} = 0.80 \ phi [0.85f '_ {\ mathrm {c}} (A _ {\ mathrm {g}} -A _ {\ mathrm {st}}) + A _ {\ mathrm {st}} f_ {\ mathrm {y}}] \\\ конец {выровнено}}}{\begin{aligned}{\phi }P_{{\mathrm {n(max)}}}=0.80\phi [0.85f'_{{\mathrm {c}}}(A_{{\mathrm {g}}}-A_{{\mathrm {st}}})+A_{{\mathrm {st}}}f_{{\mathrm {y}}}]\\\end{aligned}}

где ϕ = 0,65 {\ displaystyle \ mathrm {\ phi} = 0,65 \, \!}{\ mathrm {\ phi}} = 0,65 \, \! . Дополнительное снижение после коэффициента снижения прочности должно учитывать любые эксцентриситет при нагрузке на колонну. Распределение нагрузки по направлению к одному концу колонны создаст момент в колонне и предотвратит несение нагрузки по всему поперечному сечению, что приведет к высокой концентрации напряжений по направлению к этому концу колонны.

Спиральные колонны

Спиральные колонны - это цилиндрические колонны с непрерывной спиральной полосой, охватывающей колонку. Спираль служит опорой в поперечном направлении и предотвращает смещение колонны. Количество армирования требуется для обеспечения дополнительной несущей способности, большей или равной той, которая приписывается оболочке, чтобы компенсировать потерю прочности при скалывании оболочки. При дальнейшем утолщении спиральной арматуры бетон, нагруженный в осевом направлении, становится самым слабым звеном в системе, и усиление от дополнительной арматуры не действует до тех пор, пока колонна не разрушится в осевом направлении. В этот момент включается дополнительная прочность спиральной арматуры и предотвращается катастрофическое разрушение, вместо этого приводя к гораздо более медленному пластическому разрушению.

Требования Строительного кодекса ACI накладывают следующие ограничения на количество спиральное армирование.

Код ACI 7.10.4.2:Для монолитной конструкции размер спиралей должен быть не менее 3/8 дюйма в диаметре.

Код ACI 7.10.4.3:Четкое расстояние между спиралями не должно превышать 3 дюйма и быть менее 1 дюйма.

Раздел 10.9.3 добавляет дополнительный нижний предел к количеству спирального армирования через коэффициент объемного спирального армирования ρs.

ρ s = 0,45 (A g A ch - 1) fc ′ fyt {\ displaystyle {\ rho} _ {s} = 0,45 ({\ frac {A_ {g}} {A_ {ch}}} - 1) {\ frac {f '_ {c}} {f_ {yt}}}}{\rho }_{{s}}=0.45({\frac {A_{g}}{A_{{ch}}}}-1){\frac {f'_{c}}{f_{{yt}}}}

где Ach- площадь оболочки, площадь поперечного сечения, измеренная до внешних краев поперечной арматуры. P = f / A

Связанные столбцы

Связанные столбцы имеют закрытые боковые связи, расположенные приблизительно равномерно по всей колонне. Расстояние между стяжками ограничено тем, что они должны располагаться достаточно близко, чтобы предотвратить разрушение ствола между ними, и достаточно далеко друг от друга, чтобы не мешать схватыванию бетона. Кодовая книга ACI устанавливает верхний предел интервала между связями.

Код ACI 7.10.5: Вертикальное расстояние между стяжками не должно превышать 16 продольных диаметров стержня, 48 диаметров стержня или проволоки или наименьшего размера сжимающего элемента.

Если стяжки разнесены слишком далеко друг от друга, колонна будет испытывать разрушение при сдвиге и цилиндр между стяжками.

Узкие колонны

Колонны считаются тонкими, когда их площадь поперечного сечения очень мала по сравнению с их длиной. В отличие от коротких колонн, тонкие колонны ограничены своей геометрией и будут изгибаться до того, как бетонная или стальная арматура уступит место.

Нелинейное моделирование колонн

Существует несколько аналитических моделей напряженно-деформированного состояния и индексов повреждений для замкнутых и неограниченных бетонов для имитации железобетонных колонн, которые позволяют без каких-либо экспериментальных испытаний оценить напряжение-деформацию взаимосвязь и повреждение замкнутых и неограниченных бетонов, расположенных внутри и снаружи хомутов. Чтобы увидеть такие модели и симуляции колонн, подвергающихся циклической и монотонной нагрузке, перейдите по следующим ссылкам:,

Ссылки

На Викискладе есть материалы, относящиеся к Бетонные колонны.

Внешние ссылки

«Армирующая сетка для бетона».

Последняя правка сделана 2021-06-03 12:09:37
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте