Сопоставительный анализ влияния класса бетона на несущую способность железобетонных колонн небольшой гибкости со смешанным армированием
Аннотация: В статье рассмотрены вопросы эффективного использования смешанного армирования, в зависимости от класса бетона железобетонных колонн. Представлены результаты численного эксперимента для железобетонных колонн небольшой гибкости со смешанным армированием.
Эффективное использование высокопрочной арматуры в железобетонных конструкциях - важная и актуальная задача сегодняшнего дня. С целью снижения расхода материалов, в особенности стали, необходимо шире использовать в производстве железобетонных конструкций высокопрочные материалы. В последние годы существенно возрос интерес исследователей к железобетонным конструкциям со смешанным армированием [1-3].
Конструкции со смешанным армированием имеют ряд преимуществ. Они обладают большой податливостью и способностью к энергопоглощению, что весьма важно при строительстве в сейсмостойких районах. В конструкциях со смешанным армированием снижаются потери предварительного напряжения от усадки и ползучести бетона, раньше наступает стабилизация выгиба элемента, и уменьшаются его значения, снижается усилие обжатия, облегчается силовая форма, уменьшаются операции по преднапряжению и передаточная прочность бетона. В конструкциях со смешанным армированием предусматриваются обрывы ненапрягаемой арматуры в соответствии с эпюрой внутренних усилий, что, в конечном счете, позволяет снизить расход стали [4-6].
Работа железобетонных колонн под нагрузкой существенно зависит от гибкости, относительного эксцентриситета внешней силы, сочетаний в сечении предварительно растянутой, предварительно сжатой и ненапрягаемой арматуры, класса бетона и других факторов [7-8].
Для определения влияния класса бетона на несущую способность железобетонных колонн был выполнен численный эксперимент - были просчитаны колонны (рис. 1) по разработанной программе расчета (рис. 2).
Расчет производился по недеформированной схеме [9, 10], с помощью программного комплекса «Колонна 2014», разработанной на кафедре Железобетонных и каменных конструкций Ростовского государственного строительного университета Аксеновым В.Н. и Мкртычяном А.М.
В программе численного эксперимента варьировались следующие параметры:
• Класс бетона: B30 и B80.
• Относительный эксцентриситет внешней силы е 0/ И ~ 0; 0,3 и 0,7.
• Предварительное напряжение: - растяжение - озр = 760 МПа
- сжатие - <г3 с = 400 МПа.
Постоянными оставались следующие параметры:
• Длина элементов - 300 см, сечение bxh = 40 x 40 см.
• Армирование: - напрягаемая арматура - 2018, класса А-800.
- ненапрягаемая арматура - 2014, класса А-800.
Рис.1 - Схема армирования элемента
М Инженерный вестник Дона, №5 (2020) ivdon.ru/ru/magazine/arcliive/n5y2020/6487
Рис.2 - Программа численного эксперимента Результаты расчета:
Бетон класса В30, длина колонны - 300 см
Таблица №1
eo/h = 0,025
К, кН e0, см e0*n, см £ см
eo/h = 0,325
К, кН e0, см e0*n, см £ см
eo/h = 0,725
К, кН e0, см e0*n, см £ см
Рис.3 - Несущая способность колонн класса B30 Бетон класса В80, длина колонны - 300 см
Таблица№2
eo/h = 0,025
К, кН e0, см e0*n, см £ см
e0/h = 0,325
К, кН e0, см e0*n, см £ см
e0/h = 0,725
К, кН e0, см e0*n, см £ см
Рис.4 - Несущая способность колонн класса В80
Отношение ■¡^-характеризующее прирост несущей способности:
Таблица №3
ео/И = 0,025
Ки30, кН Ки80, кН м™
е0/И = 0,325
К30, кН Ки80, кН лС м™
е0/И = 0,725
Ки30, кН Ки80, кН N5° М™
Рис.5 - Отношение несущей способности колонн класса B80 и B30
При длине колонны 300 см и классе бетона B30 (табл№1, рис. 3), для всех трех вариантов относительного эксцентриситета (e0/h= 0; 0,3; 0,7) наиболее эффективными являются стойки с предварительно сжатой и ненапря-гаемой арматурой.
При длине колонны 300 см и классе бетона B80 (табл№2, рис. 4), видны такие же результаты, кроме относительного эксцентриситета e0/h= 0,3 где самыми эффективными оказались стойки с предварительно растянутой и не-напрягаемой арматурой.
Из отношения (табл. №3, рис. 5)характеризующего прирост несущей способности колонны длиной 300 см, благодаря повышению класса бетона с B30 до B80 видно, что:
• при e0/h= 0 - несущая способность увеличилась в 2,4-2,7 раз.
• при e0/h= 0,3 - несущая способность увеличилась в 1,9-2,2 раз.
• при e0/h = 0,7 - несущая способность увеличилась в 1,3-1,5 раз.
Максимальный прирост несущей способности при всех вариантах относительного эксцентриситета наблюдается в стойках с предварительно растянутой и ненапрягаемой арматурой.
Таким образом, проведенные исследования показали, что применение колонн со смешанным армированием целесообразно. Использование смешанного армирования в железобетонных стойках во всех случаях более эффективно, чем стоек с ненапрягаемой арматурой.
вестник
Дона,
ivdon.ru/ru/magazine/archive/n4y2013/2096/.
References