Как спроектировать короткую колонну RC с осевой нагрузкой в соответствии с ACI 318-19? Пример прилагается

Проектирование короткой железобетонной (RC) колонны с осевой нагрузкой довольно простое и понятное. Она определяется прочностью материалов и поперечным сечением элемента. Если вертикальная осевая нагрузка действует на центр тяжести поперечного сечения колонны, то она называется осевой колонной.

Осевые колонны редко встречаются на практике из-за таких факторов, как неточность в компоновке колонны, несимметричная нагрузка из-за разницы в толщине перекрытий в соседних пролетах, а также недостатки в выравнивании, которые могут легко сместить точку действия вертикальной нагрузки от центра сечения колонны и, следовательно, создать эксцентриситет.

Осево-нагруженные колонны – это колонны с относительно небольшим эксцентриситетом e, равным примерно 0,1 h или менее, где h – общая глубина колонны, а e – эксцентрическое расстояние от центра колонны. Внутренняя колонна многоэтажных зданий с симметричной нагрузкой от перекрытий со всех сторон является примером осевой колонны. ACI 318-19 предоставляет проектировщикам ряд спецификаций и требований для создания экономичной и безопасной конструкции.

  • Часто задаваемые вопросы
  • Процедура проектирования короткой колонны RC с осевой нагрузкой

    1. Рассчитайте общую осевую нагрузку (Pu) на колонну, т.е. передайте нагрузку от перекрытий и балок на колонны.

    2. Принять коэффициент армирования (pg), который должен быть равен или больше минимального коэффициента армирования (0,01) и равен или меньше максимального коэффициента армирования (0,08), предусмотренного ACI 318-19.

    3. Выразите площадь стали в виде коэффициента армирования, умноженного на общую площадь сечения колонны.

    pg= Ast/Ag Уравнение 1

    4. Выберите размеры колонок, используя уравнение 1, а затем округлите размеры.

    уравнение 2

    5. Подставьте (Ag) из Шага-4 в Уравнение-4, а затем рассчитайте площадь продольного армирования.

    6. Примите размер стержня из Таблицы-1, а затем определите количество стержней для колонны. Минимальное количество стержней для квадратной колонны – четыре, а для круглой – шесть.

    7. Рассчитайте коэффициент армирования колонны и проверьте, находится ли он в пределах минимального и максимального коэффициента армирования или нет.

    8. Спроектируйте связи; определите размер связей и расстояние между ними.

    9. Проверьте соблюдение требований норм; четкое расстояние между продольными стержнями, минимальное количество стержней, минимальный диаметр стяжки и расположение стяжек.

    Где:

    pg: коэффициент общего армирования колонны

    Аст: коэффициент продольного армирования колонны, мм2

    Ag: общая площадь колонны, мм2

    Pu: предельная осевая нагрузка на колонну, КН

    phi: коэффициент снижения прочности, который составляет 0,65 для связанной колонны и 0,75 для спиральной колонны.

    fc’: прочность бетона на сжатие, МПа

    fy: предел текучести стали, МПа

    Таблица1: Площадь групп стержней, мм2

    Количество стержней123456789101112Размер прутка, IS————1071142213284355426497568639710781852131292583875166457749031032116112901419154816199398597796995119413931592179119902189238819284568852113614201704198822722556284031243408223877741161154819352322270930963483387042574644255101020153020402550306035704080459051005610612029645129019352580322538704515516058056450709577403281916382457327640954914573365527371819090099828361006201230184024503060367042804890541006011066120724314522904435658087260871210164116161306814520159721742457258151627743103241290515486180872064823229258102839130972

    Пример:

    Спроектируйте короткую квадратную связанную колонну с осевой нагрузкой для восприятия максимальной факторизованной нагрузки Pu=2600 KN. Прочность материала: fc’= 28 МПа и fy= 420 МПа.

    Решение:

    1- Нагрузка на колонну уже вычислена, Pu=2600 KN

    2. Предположим, что pg= 0,02что находится между 0,01 и 0,02.

    3. Выразите Ast в терминах общей площади колонны, используя уравнение-1:

    Ast=0.02*Ag

    4. Оцените размер колонны, используя уравнение-2:

    2600*103=0.85*0.65*[0.85*28*(Ag-0.02*Ag)+0.02*Ag*420

    Ag= 157609.38 мм2

    Ag=h2 , h=(157609,38)1/2= 397 мм= 400 мм.

    Вычислите новую площадь брутто колонны по округленным размерам:

    Ag= 160000 мм2

    5. Вычислите Ast, используя уравнение-2:

    2600*103=0.85*0.65*[0.85*28*(160000-Ast)+Ast*420

    Аст= 2838,09 мм2

    6. Предположите размер прутка, выберите No. 32 из таблицы-1

    Возьмите пруток № 32 и перейдите в правую сторону, чтобы выбрать участок прутка, который близок к расчетной площади армирования, после чего перейдите в верхнюю часть столбца, чтобы определить количество прутков:

    Аст,обеспеч= 3276 мм2а количество стержней равно 4

    7. Вычислите коэффициент армирования, используя площадь стержней из Шага 6.

    pg= Ast/Ag= 3276/160000= 0,0204 (OK)так как он больше минимального коэффициента армирования и меньше максимального коэффициента армирования.

    8. Проектирование связей:

    Предположим, что стяжка из прутка № 10

    Расстояние между стяжками – наименьшее из следующих:

    48* диаметр стяжки= 48*10= 480 мм

    16* диаметр продольного бруса= 16*32= 512 мм

    наименьший размер колонны = 400 мм

    Таким образом, расстояние между стяжками составляет 400 мм.

    9. Проверяет:

    a- чистое расстояние между продольными брусьями= (400-2*40-2*10-2*32)=236 мм< 40 мм или 1,5 дб=32*1,5= 48 мм ОК.

    b- Минимальное количество стержней для квадратных колонн – 4, и 4 стержня назначены для рассматриваемой колонны, ОК.

    c – Минимальный диаметр стяжки 10 для 32 диаметров продольных стержней, ОК.

    d- Расположение стяжек, так как все продольные стержни расположены в углу, проверка расположения стяжек не требуется.

    Детали конструкции Детали конструкции

    Часто задаваемые вопросы

    Что такое осевая нагрузка на железобетонные короткие колонны?

    Если вертикальная осевая нагрузка действует на центр тяжести сечения колонны, то она называется осевой колонной. К осевым колоннам относятся колонны с относительно небольшим эксцентриситетом e, равным примерно 0,1 h или менее, где h – общая глубина колонны, а e – расстояние эксцентрика от центра колонны.

    Какие факторы определяют конструкцию коротких колонн из РСС?

    Конструкция короткой колонны с осевой нагрузкой определяется прочностью материалов и поперечным сечением элемента.

    Каково минимальное количество продольных стержней для квадратных и круглых колонн?

    ACI 318-19 устанавливает минимум четыре стержня для квадратных колонн и шесть стержней для круглых колонн.

    Что такое стяжки колонн?

    Раскосы – это замкнутые петли из арматурных стержней, которые предотвращают смятие продольных стержней в колонне и удерживают их в заданном положении.

    Читайте далее:
    Понравилась статья? Поделиться с друзьями: