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2021-06-23

RF-CONCRETE Columns

本文将该设计与所引用文章中的设计进行比较: 使用 RF-CONCRETE Members 设计混凝土轴心受压柱。 因此,它是关于将在 RF-CONCRETE Members 中完成的相同理论应用复制到 RF-CONCRETE Columns 中。 目的是比较两个附加模块在柱状混凝土杆件设计中的不同输入参数和得到的结果。

理论应用

如果长细比准则受到各种参数(长细比系数、极限长细比、有效长度)的二阶效应忽略不计,则适用轴压。

然后,在单独的轴力 NEd作用下,混凝土截面可以承受的力相当于其最大抗压承载力,这个承载力直接取决于截面和承载力设计值。 钢筋将平衡其余的轴向压荷载。

理论在模块 RF-CONCRETE Columns 中的应用

在本文中,我们将分析自动获得的结果以进行配筋计算。

参数不变,如下:

  • 永久荷载: Ng = 1390 kN
  • 可变荷载: Nq = 1000 kN
  • 柱子长度: l = 2.1 m
  • 矩形截面: 宽 b = 40 cm/高 h = 45 cm
  • 可忽略柱子自重
  • 柱子没有集成到支撑中
  • 混凝土强度等级: C25/30
  • 钢筋: S 500 A
  • 纵向钢筋直径: ϕ = 20 mm
  • 横向钢筋直径: ϕt = 8 mm
  • 混凝土保护层: 3 cm

待计算实际截面

因为在 RF-CONCRETE Columns 中不可能优化截面高度,所以直接修改section'的实际高度 h 为 45 cm。

图 02 显示了在 RF-CONCRETE Columns 中更改矩形截面高度的步骤。

材料属性

材料'的强度和应变的公式在上述技术文章中有详细说明。

纯混凝土截面总面积

Ac = b ⋅ h = 0.40 ⋅ 0.45 = 0.18 m²

混凝土抗压强度设计值

fcd = 16.7 MPa

最大应力时的相对压应变

εc2 = 2‰

钢筋抗拉强度设计值

fyd = 435 MPa

钢筋极限应变

εud = 2.17‰

配筋中的应力

σs = 400 MPa

为了验证 RF-CONCRETE Columns 中的材料设置,图 03 中显示了混凝土的预期应力和应变以及所需的配筋。

承载力极限状态

极限状态设计荷载

NEd = 1.35 ⋅ Ng + 1.5 ⋅ Nq

NEd = 1.35 ⋅ 1390 + 1.5 ⋅ 1000 = 3.38 MN

NeD 主要内容: 1. Grasshopper 和 RFEM 6 之间的接口新功能。 轴力作用设计值

ULS 中未考虑二阶效应

由于本文中的模型和作为比较基础的模型相同,为了能够正确地在柱头处施加荷载,我们对同一根柱子进行了建模。 但是,我们认为柱子仍然固定在梁的顶部。 为此,我们对柱子应用了有效长度系数,该系数允许我们修改柱子的长细比。

有效长度系数按照 EN 1992-1-1 - 5.8.3.2 (3) - 公式 5.15

kcr = 0.59

长细比按照 EN 1992-1-1 - 5.8.3.2 (1) - 公式 5.14

λz = 10.73 m

极限长细比按照 EN 1992-1-1 - 5.8.3.1 (1) - 公式 5.13N

n = 1.125

λlim = 20 ⋅ 07. ⋅ 1.1 ⋅ 0.7/√1.125 = 10.16 m

λz > λlim → 条件不满足。

这里我们仍然要进行计算,因为差异很小,我们后面将看到,按照机械配筋率, 在图 05 中介绍了如何禁用 RF-CONCRETE Columns 中截面的每个轴都存在屈曲功能。

承重截面

混凝土平衡力

Fc = Ac ⋅ fcd = 0.40 ⋅ 0.45 ⋅ 16.7 = 3 MN

配筋平衡力

Fs = NEd - Fc = 3.38 - 3 = 0.38 MN

我们推导出相应的配筋面积:

纵向钢筋截面面积

As = Fss = 0.38/400 ⋅ 10 4 = 9.5 cm²

在 RF-CONCRETE Columns 中配置了直径为 20 mm 的钢筋后,配筋由模块自动确定为 4 根杆件,并且在拐角处的分布符合要求;每个角部增加 1 HA 20。 钢筋截面积计算方法如下:

As = 4 ⋅ 3.142 = 12.57 cm²

机械配筋率

ω = (As ⋅ fyd )/(Ac ⋅ fcd ) = 0.182

极限长细比的最终检查

λlim = (20 ⋅ 0.7 ⋅ √(1 + 2 ⋅ 0.182) ⋅ 0.7)/√1.125 = 10.79 m

λz < λlim → 满足长细比判据。


作者

Milan Gérard在巴黎工作。 他负责我们的销售工作,并为我们的法语客户提供技术支持。

链接
参考
  1. EN 1992-1-1: Bemessung und Konstruktion von Stahlbeton- und Spannbetontragwerken – Teil 1-1: Allgemeine Bemessungsregeln und Regeln für den Hochbau. Beuth Verlag GmbH, Berlin, 2004
  2. Roux, J.: Pratique de l'eurocode 2 - Guide d'application. Paris: Groupe Eyrolles, 2007