Progettazione di pilastri in calcestruzzo sottoposti a compressione assiale con RF-CONCRETE Columns

Articolo tecnico sul tema Analisi strutturale con Dlubal Software

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Articolo tecnico

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Questo articolo confronta la verifica con quella del seguente articolo: Progettazione di pilastri in calcestruzzo sottoposti a compressione assiale con aste RF-CONCRETE . Si tratta quindi di prendere esattamente la stessa applicazione teorica eseguita in RF-CONCRETE Members e di riprodurla in RF-CONCRETE Columns. Pertanto, l'obiettivo è quello di confrontare i diversi parametri di input ed i risultati ottenuti dai due moduli aggiuntivi per la progettazione di aste in calcestruzzo simili a pilastri.

Applicazione teorica

La compressione assiale si applica se si assume che gli effetti del secondo ordine (imperfezioni, asimmetria, ecc.) Possono essere trascurati rispettando in particolare il criterio di snellezza, che dipende da vari parametri (coefficiente di snellezza, snellezza limite, lunghezza efficace).

Quindi, sotto il singolo carico di una forza normale NEd , la forza che può essere bilanciata dalla sezione trasversale del calcestruzzo corrisponde alla sua massima capacità portante di compressione, che dipende direttamente dalla sua sezione e dalla sua resistenza di progetto. L'armatura bilancia il resto del carico di compressione assiale.

Applicazione della teoria con il modulo aggiuntivo RF-CONCRETE Columns

In questo articolo, analizzeremo i risultati ottenuti automaticamente per il calcolo dell'armatura.

I parametri rimangono gli stessi e sono elencati di seguito:

  • Carichi permanenti: Ng = 1 390 kN
  • Carichi variabili: Nq = 1.000 kN
  • Lunghezza della colonna: l = 2,1 m
  • Sezione rettangolare: larghezza b = 40 cm/altezza h = 45 cm
  • Il peso proprio della colonna può essere ignorato.
  • Colonna non integrata nel controvento.
  • Classe di resistenza del calcestruzzo: C25/30
  • Acciaio: S 500 A per grafico inclinato
  • Diametro dell'armatura longitudinale: ϕ = 20 mm
  • Diametro dell'armatura trasversale: ϕt = 8 mm
  • Copriferro: 3 cm

Sezione trasversale reale da calcolare

Poiché in RF-CONCRETE Columns è impossibile ottimizzare l'altezza della sezione trasversale, l'altezza reale della sezione h viene modificata direttamente e impostata a 45 cm.

L'immagine 02 mostra i passaggi per modificare l'altezza della sezione trasversale rettangolare in RF-CONCRETE Columns.

proprietà del materiale

Le formule per la resistenza e la deformazione dei materiali sono descritte in dettaglio nell'articolo tecnico sopra menzionato.

Area totale della sezione in calcestruzzo puro

Ac = b ⋅ h = 0,40 ⋅ 0,45 = 0,18 m²

Valore di progetto per la resistenza a compressione del calcestruzzo

fcd = 16,7 MPa

Deformazione relativa di compressione per la massima tensione

εc2 = 2 ‰

Tensione di snervamento di progetto dell'acciaio di armatura

fyd = 435 MPa

Limitare la deformazione nell'armatura

εud = 2,17 ‰

Tensione nell'armatura

σs = 400 MPa

Al fine di verificare le impostazioni del materiale in RF-CONCRETE Columns, l'immagine 03 mostra le tensioni e le deformazioni previste per il calcestruzzo e l'armatura richiesta.

Stato limite ultimo

Carichi di progetto allo stato limite ultimo

NEd = 1,35 ⋅ Ng + 1,5 ⋅ Nq

NEd = 1,35 ⋅ 1390 + 1,5 ⋅ 1000 = 3,38 MN

NEd ... valore di progetto della forza assiale agente

Effetti del secondo ordine non presi in considerazione in SLU

Poiché il modello è identico per questo articolo e quello che funge da base per il confronto, abbiamo modellato la stessa colonna vincolata alla base e libera in testa per essere in grado di applicare correttamente il carico alla testa della colonna. Consideriamo però che il pilastro è ancora fissato in testa ad alcune travi, e per questo abbiamo applicato al pilastro un coefficiente di lunghezza efficace, che permette di modificare il valore di snellezza del pilastro.

Coefficiente di lunghezza efficace secondo EN 1992-1-1 - 5.8.3.2 (3) - Formula 5.15

kcr = 0,59

Snellezza secondo EN 1992-1-1 - 5.8.3.2 (1) - Formula 5.14

λz = 10,73 m

Snellezza limite secondo EN 1992-1-1 - 5.8.3.1 (1) - Formula 5.13N

n = 1,125

λlim = 20 ⋅ 07. ⋅ 1,1 ⋅ 0,7/√1,125 = 10,16 m

λz > λlim → La condizione non è soddisfatta.

Calcoleremo comunque la colonna per quanto riguarda la compressione semplice perché, essendo piccola la differenza, vediamo di seguito che con il rapporto di armatura meccanica la condizione sarà rispettata. Per questo, l'immagine 05 descrive come disattivare la possibilità di instabilità attorno a ciascun asse della sezione trasversale in RF-CONCRETE Columns.

Sezione trasversale portante

Forza di equilibrio del calcestruzzo

Fc = Ac ⋅ fcd = 0,40 ⋅ 0,45 ⋅ 16,7 = 3 MN

Forza di equilibrio dell'armatura

Fs = NEd - Fc = 3,38 - 3 = 0,38 MN

Deduciamo l'area dell'armatura corrispondente:

Area di armatura

As = Fss = 0,38/400 ⋅ 10 4 = 9,5 cm²

Impostando gli acciai d'armatura per un diametro di 20 mm in RF-CONCRETE Columns, l'armatura fornita determinata automaticamente dal modulo aggiuntivo è di 4 aste, con una distribuzione negli angoli come richiesto, cioè 1 HA 20 per angolo, che risulta nella seguente area di armatura:

As = 4 ⋅ 3,142 = 12,57 cm²

Rapporto di armatura meccanica

ω = (As ⋅ fyd )/(Ac ⋅ fcd ) = 0,182

Verifica finale della snellezza limite

λlim = (20 ⋅ 0,7 ⋅ √ (1 + 2 ⋅ 0,182) ⋅ 0,7)/√1,125 = 10,79 m

λzlim → Il criterio di snellezza è soddisfatto.

Autore

M.Eng. Milan Gérard

M.Eng. Milan Gérard

Vendite e supporto tecnico

Milan Gérard lavora nella sede di Parigi. Fornisce anche supporto tecnico ai nostri clienti di lingua francese.

Parole chiave

Eurocodici Compressione armatura Snellezza

Riferimento

[1]   Eurocode 2: Design of concrete structures - Part 1-1: General rules and rules for buildings; EN 1992-1-1:2011-01
[2]   Roux, J.: Pratique de l'eurocode 2 - Guide d'application. Paris: Groupe Eyrolles, 2007

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  • Aggiornato 6. settembre 2021

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