Содержание:
- Расчет стержневого элемента железобетоной колонны.
- Задание параметров армирования.
- Расчет и проверка армирования колонны.
Инженеру-проектировщику в повседневной практике приходится сталкиваться с расчетом и конструированием колонн. Перед ним ставится задача в сжатые сроки выполнить расчет и принять наиболее оптимальное сечение, ориентируясь на планировочные требования, результаты расчета гибкости и устойчивости, конструктивные требования к процентному содержанию арматуры и к ее взаимному расположению в сечении. Помимо этого, необходимо выполнить унификацию и типизацию сечений.
Расчет стержневого элемента железобетоной колонны.
Основным нормативным документом регламентирующим расчет и конструктивные требования к железобетонным элементам на территории РФ является СП 63.13330.2012 “Железобетонные конструкции”. В программном комплексе ЛИРА 10.8 реализован данный документ.
Рассмотрим расчет железобетонной колонны в ПК ЛИРА 10.8.
Расчет, согласно нормативным требованиям, для железобетонного стержневого элемента включает:
- расчет по прочности нормальных сечений (N);
- расчет по прочности на действие поперечной силы (Q);
- расчет по наклонным сечениям на действие моментов (М);
- расчет на действие крутящих моментов (T);
- расчет на совместное действие крутящего и изгибающего момента (T,M);
- расчет на совместное действие крутящего момента и поперечной силы (T,Q);
- расчет по 2-ой группе предельных состояний на образование и ограничение раскрытия трещин.
Надо отметить, что в ЛИРА 10.8 расчет по прочности нормальных сечений производится на основе нелинейной деформационной модели согласно п.8.1.20-8.1.30 с учетом влияния продольного изгиба элемента согласно п.8.1.15 СП63.13330.2012.
В ПК ЛИРА 10.8 для стержневых элементов реализована возможность:
- задавать сечения произвольной формы;
- задавать пользовательские параметры подбора арматуры.
Задание параметров армирования.
Более подробно остановимся на параметрах подбора арматуры. Они включают в себя несколько составляющих (см. рисунок 1):
- положение стержней в плане (привязка стержней dY/dZ к опорным точкам);
- назначение групп унификации армирования (логическая группа);
- фиксирование (блокировка) отдельного стержня/стержней, в расчет принимается указанное фиксированное значение армирования (вкладка блок);
- граничные значения армирования (начальная площадь, максимальная площадь, кол-во стержней).
Это дает возможность пользователю выполнить проверку и подбор армирования колонны с произвольной формой сечения и с разнообразными вариантами армирования.
Рассмотрим конкретный пример расчета железобетонной колонны.
На рисунке 1 представлено сечение с пользовательской расстановкой арматуры.
Для сечения сформировано три логические группы (обозначены цветом), в рамках которых будет выполняться подбор идентичного армирования для всех стержней в составе этой группы.
В качестве начального армирования принят стержень φ20мм (площадь A=3,14см2).
Рисунок 1. Пользовательские параметры конструирования сечения для железобетонной колонны.
После ввода всех исходных данных и выполнения расчета схемы, открывается доступ к параметрам конструктивного расчета (см. рисунок 2).
Расчет и проверка армирования колонны.
Выполним расчет с подборкой и проверкой армирования.
Рисунок 2. Параметры конструктивного расчета.
На рисунке 3 показаны результаты проверки заданного армирования.
Процент использования прочности сечения в нашем примере превысил 100%, что говорит о недостаточном количестве установленной арматуры.
Рисунок 3. Анализ проверки заданного армирования.
На рисунке 4 показаны результаты подбора продольной арматуры.
Для более детального армирования воспользуемся опцией локальные результаты (см. рисунок 5 зона 1).
Рисунок 4. Анализ подбора армирования. Продольная арматура.
Рисунок 5. Анализ подбора армирования. Локальные результаты.
Как видно (рисунок 5, зона 2), в ходе подбора арматуры, для всех стержней в рамках созданных логических групп подобрано одинаковое армирование.
Во вкладке режим просмотра (рисунок 5, зона 3) выберем положение нейтральной оси.
В результате на экране отображается эпюра деформаций и усилия в арматурных стержнях (рисунок 6).
Рисунок 6. Анализ подбора армирования. Продольная арматура.
В редакторе конструирования выберем вкладку поверхность несущей способности.
Выбор исходных данных для расчета показан на рисунке 7.
После этого необходимо выбрать на экране стержневой элемент, для сечения которого будет построена поверхность несущей способности.
Результаты расчета представлены на рисунке 8.
Рисунок 7. Поверхность несущей способности. Исходные данные для расчета.
Рисунок 8. Поверхность несущей способности. Результаты расчета.
Поверхность несущей способности позволяет оценивать прочность элемента с подобранной арматурой по 1-ой и 2-ой группе предельных состояний на действие усилий (продольная сила и изгибающие момент) в различных комбинациях.
При изменении усилий программа перестраивает огибающие эпюры (плоские – рисунок 8, зона 3 и объемные – рисунок 8, зона 2).
Таким образом, программный комплекс ЛИРА 10.8 позволяет не только выполнить подбор и проверку армирования стержневых элементов, но и благодаря новым инструментам (в режиме локальных результатов просмотр напряжений и деформации, а также поверхность несущей способности) выполнить более детальный расчет и анализ работы конструкции.