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 = Fs/σs = 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。