55. Расчет железобетонных колонн

55. Расчет железобетонных колонн
Автор: Лаптев Вадим

Содержание:

  1. Расчет стержневого элемента железобетоной колонны.
  2. Задание параметров армирования.
  3. 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).

image1.png

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.

image2.png

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.

image3.png

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).

image4.png

Рисунок 4. Анализ подбора армирования. Продольная арматура.

image5.png

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).

image6.png

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.

image7.png

Рисунок 7. Поверхность несущей способности. Исходные данные для расчета.

image8.png

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).

Оценка прочности определяется:

  • визуально, красная точка должна находиться внутри огибающей области;
  • аналитически, предоставляется информация в долях по использованию прочности по каждому силовому фактору (рисунок 8 зона 1).

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.

Выполнить расчет железобетонных колонн можно в демоверсии ПК ЛИРА 10.8

Инновации и сотрудничество: ЛИРА софт на международном семинаре в Satbayev University (г. Алматы, Казахстан)
ЛИРА софт приняла участие в знаковом событии - международном форуме, посвященный устойчивости зданий к сейсмическим угрозам в Satbayev University.
05 марта 2024
BIM-Факультет АСКОН ЛИРА 10: Конструкторские расчёты модели из Renga
Приглашаем принять участие в обучающем онлайн-проекте - BIM-факультет АСКОН. ЛИРА софт выступила одним из спикеров и партнеров проекта.
05 марта 2024
ЛИРА софт на Russian BIM Days: Навигатор по устойчивым конструкциям
Присоединяйтесь к ЛИРА софт на серии вебинаров Russian BIM Days, организованных ИЕСОФТ совместно с Академией Осознанного Проектирования.
22 февраля 2024
ЛИРА софт на BuildingSkinRussia 2024: Практики моделирования фасадных систем
Алексей Колесников, технический директор ЛИРА софт, выступит 29 февраля в 13:30 на площадке Amber Plaza в рамках конференции «IT в архитектуре и строительстве. Вызовы 2024».
20 февраля 2024
Все новости
Информационное моделирование и проектирование многоэтажного жилого здания с использованием российского программного обеспечения
Выполнено формирование информационной модели многоэтажного
жилого здания в BIM-системе Renga. Проведен экспорт модели и расчет конструктивной
системы здания в ПК Лира 10.12. Представлены результаты моделирования и
проектирования.
12 февраля 2024
Реализация модели контактного слоя при расчете адгезионного соединения с использованием метода конечных элементов
В большинстве опытов по испытанию адгезионных соединений измеряется средняя адгезионная прочность. Данная величина вычисляется как отношение разрушающей нагрузки к площади склейки. Подобный подход подразумевает равномерное распределение касательных напряжений. Исследователи давно обнаружили, что средняя адгезионная прочность соединения является сильной функцией геометрических [1] и физико-механических параметров модели и, следовательно, делает малоинформативными и несопоставимыми экспериментальные данные, выполненные на отличающихся образцах. Малочисленные результаты по измерению касательных напряжений по площади склейки с использованием преимущественно поляризационно-оптических методов [2] показывают, что распределение напряжений является нелинейной функцией. При этом наблюдается концентрация напряжений у торцов модели. В связи с этими фактами возникает необходимость детального изучения напряженно-деформированного состояния адгезионных соединений.
06 июня 2019
Оценка точности нелинейного статического метода анализа сейсмостойкости сооружений
В статье рассмотрено практическое применение методики нелинейного статического анализа сейсмостойкости зданий и сооружений. Произведен расчет одноэтажной стальной рамы нелинейным статическим и нелинейным динамическим методами. В результате анализа полученных результатов расчета показана значимость высших форм колебаний и необходимость анализа их влияния на реакцию системы.
06 февраля 2018
Напряженно-деформированное состояние коррозионно - поврежденных железобетонных элементов при динамическом нагружении
С помощью современного программно-вычислительного комплекса  ЛИРА 10.6 выполнена сравнительная оценка напряженно–деформированного состояния  не поврежденного и коррозионно-поврежденного железобетонного элемента при динамическом и статическом нагружении. Проанализировано   влияния ослабленного коррозией бетонного участка сжатой зоны на перераспределение напряжений в сечении.
25 января 2018
Все публикации
BIM-Практикум 2023. ЧАСТЬ 12 «BIM-МОДЕЛИ КМ И КМД: РАСЧЕТ И АНАЛИЗ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ»
Покажем взаимодействие между ПК ЛИРА 10.12 при передаче данных в ПК Renga.
20 сентября 2023
Особенности работы в ПК ЛИРА 10.12 и ModelStudio CS при проектировании зданий промышленно-гражданского строительства
Участники вебинара узнают, как обмениваться данными и экономить время на создании расчетных моделей в ПК ЛИРА 10.12, используя уже существующие модели из ModelStudio CS.
04 сентября 2023
Разбор применения различных типов нагрузок в статических задачах
На вебинаре вы научитесь где и как правильно использовать тот или иной способ задания нагрузки. Будут рассмотрены полезные типы нагрузок, которые, возможно, вами никогда не использовались.
12 июля 2023
Разбор примеров из практики по расчету на сейсмические воздействия
Рассмотрим реальные примеры уже построенных или проектируемых объектов
22 марта 2023
Все записи вебинаров