Колонна железобетонная

Железобетонная колонна является конструктивным элементом , предназначенным для перевозки сжимающих нагрузок , состоящих из бетона со встроенной стальной рамой , чтобы обеспечить усиление. В целях проектирования столбцы разделены на две категории: короткие столбцы и узкие столбцы.

Короткие столбцы [ править ]

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 P _n для колонны с учетом максимального сжимающего напряжения бетона f _c ' , предела текучести стали f _y , общей площади поперечного сечения колонны A _g , а общая площадь поперечного сечения стальной арматуры A _st

${\ displaystyle {\ begin {align} P _ {\ mathrm {n}} & = 0.85f '_ {\ mathrm {c}} (A _ {\ mathrm {g}} -A _ {\ mathrm {st}}) + A _ {\ mathrm {st}} f _ {\ mathrm {y}} \\\ конец {выровнено}}}$

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. ^[1]

Расчетная нагрузка [ править ]

Чтобы дать консервативную оценку и создать избыточность в окончательной структурной системе, Требования Строительного кодекса ACI дают максимальную уменьшенную расчетную нагрузку, где - коэффициент снижения прочности для используемого типа колонны. Для спиральных колонн${\ Displaystyle \ mathrm {{\ phi} P _ {\ mathrm {n}}} \, \!}$${\ Displaystyle \ mathrm {\ phi} \, \!}$

${\displaystyle {\begin{aligned}{\phi }P_{\mathrm {n(max)} }&=0.85\phi [0.85f'_{\mathrm {c} }(A_{\mathrm {g} }-A_{\mathrm {st} })+A_{\mathrm {st} }f_{\mathrm {y} }]\\\end{aligned}}}$

где . Для связанных столбиков${\displaystyle \mathrm {\phi } =0.75\,\!}$

${\displaystyle {\begin{aligned}{\phi }P_{\mathrm {n(max)} }&=0.80\phi [0.85f'_{\mathrm {c} }(A_{\mathrm {g} }-A_{\mathrm {st} })+A_{\mathrm {st} }f_{\mathrm {y} }]\\\end{aligned}}}$

где . 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.${\displaystyle \mathrm {\phi } =0.65\,\!}$

Спиральные колонны [ править ]

Спиральные колонны представляют собой цилиндрические колонны с непрерывным спиральным стержнем, охватывающим колонну. Спираль служит опорой в поперечном направлении и предотвращает смещение колонны . Количество арматуры требуется для обеспечения дополнительной несущей способности, большей или равной той, которая приписывается оболочке, чтобы компенсировать потерю прочности при отколе 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 вызывая более медленное пластическое разрушение. ^[2]

Требования Строительных норм ACI накладывают следующие ограничения на количество спиральной арматуры.

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: Расстояние между спиралями не должно превышать 3 дюйма и быть менее 1 дюйма.

В разделе 10.9.3 добавлен дополнительный нижний предел к количеству спирального армирования через коэффициент объемного спирального армирования ρ _s .

${\displaystyle {\rho }_{s}=0.45({\frac {A_{g}}{A_{ch}}}-1){\frac {f'_{c}}{f_{yt}}}}$

где A _ch - площадь оболочки, площадь поперечного сечения, измеренная до внешних краев поперечной арматуры. ^[3] P = f / A

Связанные столбцы [ править ]

Связанные колонны имеют замкнутые боковые связи, расположенные примерно равномерно по всей колонне. Расстояние между стяжками ограничено тем, что они должны располагаться достаточно близко, чтобы предотвратить разрыв ствола между ними, и достаточно далеко друг от друга, чтобы они не мешали 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, в колонне произойдет разрушение при сдвиге, и между стяжками возникнет бочка. ^[4]

Тонкие колонны [ править ]

Колонны считаются тонкими, если 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 [ править ]

Существуют некоторые аналитические модели напряженно-деформированного состояния и индексы повреждений для замкнутых и неограниченных бетонов для моделирования железобетонных колонн, которые позволяют без каких-либо экспериментальных испытаний оценить взаимосвязь напряжения-деформации и повреждения замкнутых и неограниченных бетонов, расположенных внутри и снаружи хомутов. Чтобы увидеть такие модели и моделирование колонн, подвергающихся циклической и монотонной нагрузке, перейдите по следующим ссылкам:, ^{[5] [6] [7]}

Ссылки [ править ]

• «Арматурная сетка для бетона» .

Викискладе есть медиафайлы по теме бетонных колонн .

Внешние ссылки [ править ]

«Арматурная сетка для бетона» .