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Dipl.-Ing. （FH）Robert Fogl

2017-08-15

在RF- / JOINTS钢 - 柱基础中作用拉应力的柱子

Dlubal 软件包含了各种不同的钢结构和木结构节点连接模块。 So besteht im Modul RF-/JOINTS Stahl Stützenfuß die Möglichkeit, Fußpunkte von gelenkigen oder eingespannten Stahlstützen zu untersuchen. Für die wirtschaftliche und sichere Bemessung des Stützenfußes spielt die Auswahl der Befestigungsmittel, der Fundamentgeometrie und der Materialgüten eine entscheidende Rolle.

本文介绍了连接受拉区域的刚性柱的设计。该模型是基于参考文献[1]中的一个示例。

系统

该柱子的截面为 HEB 280，结构钢为 S 235 JR。

窗口“ 3.1设计-摘要”，包括锚点拔出的详细信息

在 RF-/JOINTS 的窗口 1.4 中，基础尺寸为 140 x 120 x 80 cm。具体等级为 C20/25。

底板的参数在窗口 1.5 中定义，如图 02 所示。

窗口“ 3.1设计-摘要”包括混凝土圆锥破坏的详细信息

锚固件的尺寸和位置在窗口 1.6 中定义（见图 03）。

窗口“ 3.1设计-摘要”，包含分裂失败的详细信息

内力

RF-/JOINTS 允许您独立于 RFEM/RSTAB 模型手动定义内力。

窗口 1.3 中的设计内力如下：

N_Ed = -396,0 kN
V_Ed = 21.5 kN
M_Ed = -110,0 kN

锚固力

为了确定与设计相关的内力，需要区分以下情况：

Case Distinction According to [1]

在受拉区域中的连接分析将假定“情况 F1 < 0 且 F2 ≥ 0”为主导。

F_{1} = \frac{N_{Ed}}{2} - \frac{M_{y, Ed}}{2 \cdot a_{D}} = \frac{396}{2} - \frac{11.000}{2 \cdot 13, 1} = - 221, 84 kN

公式 1

Z_{1} = \frac{- 2 \cdot F_{1}}{1 + \frac{a_{Z}}{a_{D}}} = \frac{- 2 \cdot - 221, 84}{1 + \frac{24, 0}{13, 1}} = 156, 7 kN

公式 2

本文的以下部分介绍了锚固件和混凝土在受拉区域的连接设计。

锚固件拉应力

使用锚固件 M30（强度 5.6，A_S = 5.61 cm²）按照[2]中表 3.4 计算如下：

F_{t, Rd} = \frac{k_{2} \cdot f_{ub} \cdot A_{S}}{γ_{M 2}} = \frac{0, 9 \cdot 50, 0 \cdot 5, 61}{1, 25} = 201, 96 kN

公式 3

Window '3.1 Design - Summary' Including Details of Anchor in Tension

锚固件拔出

锚固件的计算按[4] 15.1.2.3 计算，

F_{t, bond, Rd} = 11 \cdot f_{ck} \cdot \frac{d_{h} \cdot l_{h} - \frac{π \cdot d^{2}}{4}}{γ_{Mc}} = 11 \cdot 20, 0 \cdot \frac{80 \cdot 80 - \frac{π \cdot 30^{2}}{4}}{1, 50} = 834, 99 kN

公式 4

Window '3.1 Design - Summary' Including Details of Anchor Pull Out

混凝土锥体破坏

如果混凝土圆锥破坏，那么在锚固构件的末端会出现一个圆锥形断裂。混凝土圆锥破坏设计按照[4]中第 9.2.4 节。

F_{t, kegel, Rd} = \frac{N_{Rk, c}}{γ_{Mc} \cdot γ_{M_{2}}} = \frac{290, 09}{1, 5 \cdot 1, 2} = 161, 16 kN

公式 5

Window '3.1 Design - Summary' Including Details of Concrete Cone Failure

开裂破坏

劈裂力会导致混凝土中出现裂缝。它们沿径向环绕锚固件，因此与拉力垂直。裂缝破坏同样按照[4] 9.2.4 节进行分析。

F_{t, sp, Rd} = \frac{N_{Rk, sp}}{γ_{Mc} \cdot γ_{M_{2}}} = \frac{278, 05}{1, 5 \cdot 1, 2} = 154, 47 kN

公式 6

Window '3.1 Design - Summary' Including Details of Splitting Failure

略微超出混凝土的抗拉能力。在这种情况下，连接的受拉区域的设计将决定分裂破坏。

受拉区的分析在程序中通过设计引入拉力来完成。但是，在本文中不进一步描述。此外还需要对连接部分的受压区域、连接的抗弯承载力、抗剪承载力以及焊缝等进行设计。

小结

RF-/JOINTS Steel - Column Base 设计铰接和约束柱脚的基础。如果柱子带有受拉应力的底板，那么必须考虑将荷载作用在紧固件上而在混凝土中产生的拉应力。节点传递的荷载通常取决于混凝土的抗拉承载力。

参考

[1]	Kahlmeyer, E.; Hebestreit, K. Vogt, W. Stahlbau nach EC 3, 6 编辑）。科隆：维尔纳，2012
[2]	欧洲规范 3：钢结构设计 - 第 1-8 部分：节点设计； EN 1993‑1‑8:2005 + AC:2009
[3]	欧洲规范 2：混凝土结构设计 - 第 1-1 部分：建筑通则和规范； EN 1992-1-1:2004 + AC:2010
[4]	杜贝顿欧洲委员会（CEB）：混凝土中的紧固件设计 - 设计指南。伦敦： ICE 出版社, 1997
[5]	RF-/JOINTS 手册。 Tiefenbach: Dlubal Software，2017 年 1 月。

作者

VOGL 先生负责创建和维护技术文档。

链接

钢结构节点

参考

Eduard Kahlmeyer and Karin Hebestreit and Werner Vogt. Stahlbau nach EC 3. Werner Verlag, Köln, edition = 6. 2012.
EN 1993-1-8 钢结构设计 - 第1-8部分：节点设计。 (2010)。柏林：Beuth Verlag GmbH
EN 1992-1-1 混凝土结构设计 - 第1-1部分：一般规范和建筑规范. Beuth Publishing house GmbH

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