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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。 钢筋将平衡剩余的轴向压力荷载。

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用于配筋计算。

参数保持不变并列出如下:

  • 永久荷载: Ng = 1390 kN
  • 可变荷载: Nq = 1.000 kN
  • 柱长: l = 2.1 m
  • 矩形截面: 宽 b = 40 cm/高 h = 45 cm
  • 柱子自重:可以忽略
  • 柱子未集成到支撑中
  • 混凝土强度等级: C25/30
  • 钢筋: S 500 A
  • 纵向钢筋直径: φ= 20mm
  • 横向钢筋直径: φt = 8mm
  • 混凝土保护层: 3 cm

待计算实际截面

因为在 RF-CONCRETE Columns 中无法优化截面高度,所以直接修改截面的实际高度 h ,设为 45 cm。

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

材料属性

材料'强度和应变的公式可以在上面提到的技术文章中进行详细介绍。

纯混凝土截面总面积
Ac = b ⋅ h = 0,40 ⋅ 0,45 = 0,18 平方米

混凝土抗压强度设计值
fcd = 16.7 MPa

最大应力的相对压应变
εc2 = 2 ‰

钢筋抗拉强度设计值
fyd = 435 MPa

配筋极限应变
εud = 2.17 ‰

钢筋应力
σs = 400 MPa

图03显示了混凝土和所需钢筋的预期应力和应变,以便检查RF-CONCRETE Columns中的材料设置。

承载力极限状态

承载能力极限状态设计荷载
NEd = 1.35 ⋅ Ng + 1.5 ⋅ Nq
NEd = 1.35 ⋅ 1390 + 1.5 ⋅ 1000 = 3.38 MN
Ned ... 轴力作用设计值

承载能力极限状态下未考虑二阶效应

因为在本文中和在本文中使用的模型是为了便于比较,所以我们对同一根柱子进行了底部约束和自由柱的建模,这样可以在柱头正确施加荷载。 然而,我们考虑到柱头仍然是一些梁的固定柱。 为此,我们在柱子上应用了有效长度系数,该系数可以修改柱子的长细比值。

EN 1992-1-1中的有效长度系数 - 5.8.3.2 (3) - 公式 5.15
kcr = 0.59

EN 1992-1-1 的长细比 - 5.8.3.2 (1) - 公式 5.14
λz = 10,73 m

按照EN 1992-1-1的极限长细比 - 5.8.3.1 (1) - 公式 5.13N
n = 1.125
λlim = 20 ⋅ 07. ⋅ 1.1 ⋅ 0.7/²1.125 = 10.16 m
λz > λlim → 不满足条件。

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, 为此,如图05所示。

承重截面

混凝土平衡力
Fc = Ac ⋅ fcd = 0.40 ⋅ 0.45 ⋅ 16.7 = 3 MN

钢筋的平衡力
Fs = NEd - Fc = 3,38 - 3 = 0,38 MN

得出相应的钢筋面积:
纵向钢筋截面面积
As = Fss = 0.38/400 ⋅ 104 = 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

最终长细比验算
λlim = (20 ⋅ 0.7 ⋅ 𝑘(1 + 2 ⋅ 0.182) ⋅ 0.7)/𝑘1,125 = 10,79 m
λz < λlim → 满足长细比准则。


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 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
  2. Roux, J. Pratique de l'eurocode 2 - Guide d'application. Paris: Groupe Eyrolles, 2007


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