RU2019133694A - Способ определения прочности железобетонной колонны круглого сечения - Google Patents

Claims (47)

1. Способ определения прочности железобетонной колонны круглого сечения из тяжелого бетона и горячекатаной арматуры без предварительного напряжения, включающий установление расчетного сопротивления продольной арматуры и бетона на сжатие, определение площади сечения бетона и суммарной площади всех стержней продольной арматуры в опасном сечении железобетонной колонны, назначение диаметра железобетонной колонны, выявление критической силы, воспринимаемой железобетонной колонной, и жесткости железобетонной колонны, вычисление относительной величины продольной силы от внешней нагрузки (α_n) и показателя насыщения сечения бетона продольной арматурой (α_s), определение предельного по прочности усилия железобетонной колонны с учетом влияния прогиба, отличающийся тем, что предельное по прочности усилие железобетонной колонны с учетом влияния прогиба (М_сс, кН⋅м) определяют, используя уравнение (1):

М_сс=0,5⋅D_cir⋅R_b⋅А⋅α_m,

где D_cir - диаметр железобетонной колонны, мм;

R_b, А - расчетное сопротивление бетона на сжатие (МПа) и соответственно площадь сечения железобетонной колонны, мм²;

α_m - относительная величина изгибающего момента от внешней нагрузки, определяемая по аналитическому уравнению (2):

где α_s - показатель насыщения сечения бетона продольной арматурой, вычисляемый по уравнению (3):

α_s=R_s⋅A_s,tot/(R_b⋅А)

где R_s, R_b - расчетное сопротивление продольной арматуры и соответственно бетона на сжатие, МПа;

A_s,tot, A - суммарная площадь сечения стержней продольной арматуры и соответственно площадь сечения железобетонной колонны, мм²;

α_n - относительная величина продольной силы от внешней нагрузки, определяют по уравнению (4):

α_n=N/(R_b⋅A),

где N - продольная сила от полной внешней нагрузки, Н;

R_b, А - расчетное сопротивление бетона на сжатие (МПа) и площадь сечения железобетонной колонны, мм²;

δ - относительная величина положения продольной арматуры в сечении железобетонной колонны определяется по формуле (5):

δ=a/D_cir,

где D_cir - диаметр железобетонной колонны, мм;

а - глубина заложения продольной арматуры (осевое расстояние), мм.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что критическую силу (N_cr, кН), воспринимаемую сжатой железобетонной колонной, вычисляют по уравнению (6):

,

где Ж₀ - жесткость железобетонной колонны, кН⋅м²;

- расчетная длина сжатой железобетонной колонны, м; π=3,14.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что жесткость железобетонной колонны (Ж₀) вычисляют по уравнению (7):

Ж₀=k_b⋅E_b⋅I_b+k_s⋅E_s⋅I_s,

где k_s и k_b - коэффициенты для арматуры и бетона при определении жесткости железобетонной колонны;

E_s, E_b - модуль упругости арматуры и соответственно начальный модуль упругости бетона, МПа;

I_s, I_b - момент инерции продольной арматуры и соответственно бетона относительно центра тяжести железобетонной колонны, мм⁴;

значения коэффициентов для арматуры (k_s) и бетона (k_b) при определении жесткости железобетонной колонны определяются по формулам (8) и (9):

k_s=0,7,

,

где

- коэффициент, учитывающий влияние длительности действия нагрузки на прогиб железобетонной колонны;

δ_e - относительный эксцентриситет продольной силы;

значение относительного эксцентриситета продольной силы (δ_e) определяют по уравнению (10) и принимают не более 1,5:

δ_e=e₀/D_cir≥0,15

где D_cir - диаметр железобетонной колонны, мм;

e₀ - эксцентриситет продольной силы, мм;

значение коэффициента, учитывающего влияние длительности действия нагрузки на прогиб железобетонной колонны

определяют по уравнению (11):

где

- коэффициент, учитывающий влияние длительности действия нагрузки на прогиб железобетонной колонны; М₁ - изгибающий момент относительно растянутой или наименее сжатой грани сечения (при целиком сжатом сечении) от действия постоянных, длительных и кратковременных нагрузок;

- изгибающий момент относительно растянутой или наименее сжатой грани сечения (при целиком сжатом сечении) от действия постоянных и длительных нагрузок;

моменты инерции продольной арматуры (I_s) и соответственно бетона (I_b) относительно центра тяжести железобетонной колонны вычисляют по формулам (12) и (13):

I_b=π⋅D_cir ⁴/64,

I_s=A_s,tot⋅r_s ²/64,

где D_cir - диаметр железобетонной колонны, мм; A_s,tot - суммарная площадь сечения стержней продольной арматуры и соответственно площадь сечения железобетонной колонны, (мм²); r_s - радиус окружности до центра стержней продольной арматуры, мм; π - константа, принимаемая равной 3,14.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве продольной арматуры железобетонной колонны устанавливают горячекатаную арматуру 06-40 мм класса не выше А400.

5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве бетона железобетонной колонны устанавливают тяжелый бетон или напрягающий бетон, или мелкозернистый бетон, или легкий конструктивный бетон.

6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что для слабо нагруженной сжатой железобетонной колонны, при α_n=N/(R_b⋅А)<1, где N - продольная сила от полной внешней нагрузки (Н), R_b, А - расчетное сопротивление бетона на сжатие (МПа), и площадь сечения железобетонной колонны (мм²), принимают бетон класса не ниже В15.

7. Способ по п. 1, отличающийся тем, что для сильно нагруженной сжатой железобетонной колонны, при α_n=N/(R_b⋅А)≥1, где N - продольная сила от полной внешней нагрузки (Н), R_b, А - расчетное сопротивление бетона на сжатие (МПа), и площадь сечения железобетонной колонны (мм²), устанавливают бетон класса не ниже В25.