Главная Коллекция "Revolution" Строительство и архитектура Отличия расчета колонн из высокопрочного бетона по нормам

Отличия расчета колонн из высокопрочного бетона по нормам

Анализ результатов расчетов железобетонных колон из высокопрочного бетона по СНиП и СП, их сравнение с полученными экспериментальными данными. Корректировка используемых формул для уменьшения среднеквадратического отклонения несущей способности колонн.

Рубрика Строительство и архитектура
Вид статья
Язык русский
Дата добавления 30.05.2017
Размер файла 50,5 K
рефераты на заказ со скидкой

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Отличия расчёта колонн из высокопрочного бетона по нормам

А.М. Мкртчян

В.Н. Аксенов

В российских нормах для расчёта железобетонных колонн используют недеформированный метод расчёта.

Известно, что в новом СП для расчёта колонн по недеформированной схеме формула критической силы выглядит следующим образом:

(1)

где D = щkb Eb I + ks Es Is. (2)

Расчет колонн по недеформированной схеме велся в соответствии с нормами [1 - 3]. Для расчёта использовались экспериментальные данные о работе колонн из высокопрочных бетонов классов В 87 и В 109. Гибкости колонн были приняты 8,33; 16,67; 20; 25; 30 [4 - 9]. Относительный эксцентриситет был принят равным 0; 0,2 и 0,5. Так же было изучено влияние коэффициента армирования, который был принят 1,5 %, 2,26 % и 3,4 %. Влияние прогиба на несущую способность стоек учитывалось умножением значения осевого эксцентриситета продольного усилия e0 на коэффициент . Принятая в нормах зависимость для определения условной критической силы железобетонного элемента содержит в себе некоторые коэффициенты, снижающие итоговое значение Ncr. Для обсчёта же экспериментальных образцов, формула условной критической силы была принята по данным [1].

Случайный эксцентриситет определялся в соответствии с требованиями нормативных документов и для центрально сжатых элементов был принят равным 4 мм. Значение 10 мм не принималось в расчет, так как технология изготовления и испытания колонн исключала столь значительную ошибку. Для расчёта внецентренно сжатых элементов значение e0 принималось равным фактическому эксцентриситету e0.

Таблица 1. Результаты расчета колонн по недеформированной схеме по СНиП [1]

По эксперименту

Расчет по недеформириваной схеме

Шифр колонн

Шифр колонн

Несущая способность, N, кН

f,мм

Несущая способность, N, кН

Ntheor

Nexp

f, cm

ftheor

fexp

1

2

3

4

5

6

7

8

К-1

K-8,33-1,5-0

2190

0,2

2364,1

1,079

0,002

0,100

К-2

K-16,67-1,5-0

2080

9,4

2358,37

1,134

0,016

0,017

К-3

K-25-1,5-0

1850

12,8

2364,83

1,278

2,5

1,953

К-4

K-8,33-1,5-0,2

1500

2,2

1152,63

0,768

0,484

2,200

К-5

K-16,67-1,5-0,2

1320

16,5

783,7

0,594

2,012

1,219

К-6

K-25-1,5-0,2

1050

46,4

1331

1,268

0

0,000

К-7

K-8,33-1,5-0,5

610

5,1

528,13

0,866

0,744

1,459

К-8

K-16,67-1,5-0,5

500

21,3

366,41

0,733

2,647

1,243

К-9

K-25-1,5-0,5

380

55,5

588,56

1,549

6,9

1,243

К-10

KЛ-30-3,4-0

1600

20,1

2397,36

1,498

3,1

1,542

К-11

KЛ-30-3,4-0,2

780

48

1267,32

1,625

5,8

1,208

К-12

KЛ-30-3,4-0,5

330

56,8

571,17

1,731

8,6

1,514

К-13

KЛ-30-2,26-0

1220

21

2176,41

1,784

3,32

1,581

К-14

KЛ-30-2,26-0,2

720

55,3

1187

1,649

6,82

1,233

К-15

KЛ-30-2,26-0,5

280

50,2

492,87

1,760

6,99

1,392

К-16

KЛ-20-2,26-0

1640

0,5

2671,41

1,629

1,1

22,000

К-17

KЛ-20-2,26-0,2

1000

18

1187

1,187

2,4

1,333

К-18

KЛ-20-2,26-0,5

380

21,4

249,82

0,657

3,457

1,615

Среднеквадратическое отклонение по N, кН 494,28

Из таблицы, очевидно, что формула для определения Ncr, используемая в СНиП [1] даёт сильно отклонение от экспериментальных данных для высокопрочных бетонов. Во многих случаях вычисленная критическая сила оказалась меньше реальной несущей способности стойки.

Для решения этой проблемы В.Н. Аксёнов давал предложение по корректировке указанной формулы, добавив поправочный коэффициент k (3), который характеризует работу высокопрочных бетонов, как при наличии предварительной арматуры, так и без [4].

, (3)

где . (4)

В таблице 2 проведении расчёты с использованием формулы (3) и коэффициента k по формуле (4).

Таблица 2. Результаты расчета колонн по недеформированной схеме по СНиП [1] с учетом предложенных корректировок

По эксперименту

Расчёт по недеформированной схеме с учетом (3) и (4)

Шифр колонн

Шифр колонн

Несущая способность, N, кН

f,мм

Несущая способность, N, кН

Ntheor

Nexp

f,cm

ftheor

fexp

1

2

3

4

5

6

7

8

К-1

K-8,33-1,5-0

2190

0,2

2289,21

1,045

0,002

0,100

К-2

K-16,67-1,5-0

2080

9,4

2199,21

1,057

0,021

0,022

К-3

K-25-1,5-0

1850

12,8

2243,37

1,213

1,8

1,406

К-4

K-8,33-1,5-0,2

1500

2,2

1512,34

1,008

0,32

1,455

К-5

K-16,67-1,5-0,2

1320

16,5

1337,88

1,014

2,02

1,224

К-6

K-25-1,5-0,2

1050

46,4

1102,31

1,050

5,5

1,185

К-7

K-8,33-1,5-0,5

610

5,1

608,36

0,997

0,7

1,373

К-8

K-16,67-1,5-0,5

500

21,3

503,99

1,008

2,4

1,127

К-9

K-25-1,5-0,5

380

55,5

402,56

1,059

6,12

1,103

К-10

KЛ-30-3,4-0

1600

20,1

1591,62

0,995

2,87

1,428

К-11

KЛ-30-3,4-0,2

780

48

800,32

1,026

5,22

1,088

К-12

KЛ-30-3,4-0,5

330

56,8

376,91

1,142

4,98

0,877

К-13

KЛ-30-2,26-0

1220

21

1302,41

1,068

1,76

0,838

К-14

KЛ-30-2,26-0,2

720

55,3

735,2

1,021

5,79

1,047

К-15

KЛ-30-2,26-0,5

280

50,2

300,59

1,074

5,09

1,014

К-16

KЛ-20-2,26-0

1640

0,5

1682,4

1,026

0,9

18,000

К-17

KЛ-20-2,26-0,2

1000

18

997,17

0,997

1,44

0,800

К-18

KЛ-20-2,26-0,5

380

21,4

372,95

0,981

3,457

1,615

Среднеквадратическое отклонение по N, кН 101.31

Сопоставление данных таблиц 1 и 2 свидетельствует о том, что предложенная корректировка формулы (3) при расчете колонн из высокопрочного бетона по недеформированной схеме позволяет значительно сократить разницу между фактической несущей способностью стойки и расчетной. Так, среднеквадратическое отклонение N снизилось в 4,9 раза.

Результаты расчета колонн по недеформированной схеме по новым нормам [2, 3] с учетом фактических прочностных характеристик бетона и арматуры приведены в табл. 3.

Таблица 3. Результаты расчета колонн по недеформированной схеме по нормативной методике

Шифр образца

Параметры расчета

Результаты эксперимента

Результаты расчета по нормам [3]

м, %

лh

e0/h

Nexp, кН

Rb, МПа

Ntheor, кН

Ncr, кН

К-1

1,5

8,33

0

2190

78,0

2328,2

7210,9

1,477

1,06

К-2

1,5

16,7

0

2080

78,0

2412,2

1802,7

-

1,16

К-3

1,5

25

0

1850

78,0

2412,2

801,2

-

1,30

К-4

1,5

8,33

0,2

1500

78,0

1225,5

5107,8

1,316

0,82

К-5

1,5

16,7

0,2

1320

78,0

1530,3

1277,0

-

1,16

К-6

1,5

25

0,2

1050

78,0

1530,3

567,6

-

1,46

К-7

1,5

8,33

0,5

610

78,0

456,2

3530,5

1,148

0,75

К-8

1,5

16,7

0,5

500

78,0

279,2

882,6

1,463

0,56

К-9

1,5

25

0,5

380

78,0

576,4

392,3

-

1,52

К-10

3,4

30

0

1600

105,0

2304,7

457,5

-

1,44

К-11

3,4

30

0,2

780

105,0

1432,5

331,9

-

1,84

К-12

3,4

30

0,5

330

105,0

593,2

238,1

-

1,80

К-13

2,26

30

0

1220

105,0

1689,8

2234,4

4,103

1,39

К-14

2,26

30

0,2

720

105,0

1374,2

304,7

-

1,91

К-15

2,26

30

0,5

280

105,0

504,2

210,9

-

1,80

К-16

2,26

20

0

1640

105,0

2190,4

968,1

-

1,34

К-17

2,26

20

0,2

1000

105,0

1374,2

685,6

-

1,37

К-18

2,26

20

0,5

380

105,0

504,2

474,4

-

1,33

Среднеквадратическое отклонение по N, кН

414,1

При анализе данных табл. 3 прежде всего обращает на себя внимание тот факт, что для большей части внецентренно сжатых колонн, а также для "центрально" сжатых стоек большой гибкости получена несущая способность, превышающая величину условной критической силы, поэтому воспользоваться формулой вычисления коэффициента продольного изгиба, з, не представляется возможным. Делаем вывод о том, что значения условной критической силы, полученные по формуле (1), занижены. Так как условная критическая сила в новых нормах вычисляется по классической формуле Эйлера [10], то корректировку необходимо вносить в формулу (2) для определения жесткости железобетонного элемента.

Для учета особенностей работы железобетонных колонн из высокопрочного бетона введем поправку к первому слагаемому в формуле (2), определяющему жесткость бетонного сечения элемента. Тогда формула D, предлагаемая автором, будет иметь следующий вид:

D = щkb Eb I + ks Es Is. (5)

Рекомендуемые значения эмпирического коэффициента щ были определены из сопоставления экспериментальных данных и вычислений, проводимых при помощи программы "Колонна 2014" [11]:

. (6)

Результаты расчета экспериментальных стоек из высокопрочного бетона с использованием предложенной формулы (5), где коэффициент щ, учитывающий особенности высокопрочных бетонов при определении условной критической силы, определялся по зависимости (6), приведены в табл. 4. высокопрочный бетон колонна несущий

Таблица 4. Результаты расчета колонн и определение значений коэффициента щ

Номер образца

Параметры расчета

Результаты эксперимента

Результаты расчета и подобранные значения коэффициента щ

м, %

лh

e0/h

Nexp, кН

Rb, МПа

Ntheor, кН

щ

Ncr, кН

К-1

1,5

8,33

0

2190

78,0

2202,0

0,5

4056,3

2,188

1,01

К-2

1,5

16,7

0

2080

78,0

2116,0

2

3222,3

2,913

1,02

К-3

1,5

25

0

1850

78,0

2093,0

4,5

3254,7

2,802

1,13

К-4

1,5

8,33

0,2

1500

78,0

1343,2

1,8

8472,7

1,188

0,90

К-5

1,5

16,7

0,2

1320

78,0

1204,2

4,3

4747

1,340

0,91

К-6

1,5

25

0,2

1050

78,0

1079,5

6,8

3278,1

1,491

1,03

К-7

1,5

8,33

0,5

610

78,0

550,1

7

19303

1,029

0,90

К-8

1,5

16,7

0,5

500

78,0

503,7

9,5

6468,9

1,084

1,01

К-9

1,5

25

0,5

380

78,0

458,5

12

3605,3

1,146

1,21

К-10

3,4

30

0

1600

105,0

1780,0

6,08

2366,8

4,033

1,11

К-11

3,4

30

0,2

780

105,0

904,3

8,72

2264,4

1,665

1,16

К-12

3,4

30

0,5

330

105,0

373,2

8,19

1362,9

1,377

1,13

К-13

2,26

30

0

1220

105,0

1228,5

7,79

2982,4

1,700

1,01

К-14

2,26

30

0,2

720

105,0

825,53

7,83

2014,4

1,694

1,15

К-15

2,26

30

0,5

280

105,0

343,48

10,56

1706,5

1,252

1,23

К-16

2,26

20

0

1640

105,0

1665,34

13,63

11649

1,167

1,02

К-17

2,26

20

0,2

1000

105,0

1109,8

11,02

4909,8

1,292

1,11

К-18

2,26

20

0,5

380

105,0

422,44

11,57

4195,3

1,112

1,11

Среднеквадратическое отклонение по N, кН

105,3

Предложенная автором корректировка расчета по недеформированной схеме позволяет использовать указанный метод для расчета колонн из высокопрочного бетона. При этом среднеквадратическое отклонение экспериментальной несущей способности от расчетной с учетом предложений автора снизилось в 3,9 раза по сравнению с расчетом по нормам.

Литература

1. СНиП 2.03.01-84*. Бетонные и железобетонные конструкции.- М.: Госстрой СССР, 1985. - 78 с.

2. СП 63.13330.2012. Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения. Актуализированная редакция СНиП 52-01-2003. - М.: ФАУ "ФЦС", 2012. - 156 с.

3. СНиП 52-01-2003. Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения.- М.: ФГУП ЦПП, 2004. - 24 с.

4. Аксенов В.Н. К расчету колонн из высокопрочного бетона

по недеформированной схеме // Бетон и железобетон.- 2009.- № 1. - С. 24-26.

5. Аксенов В.Н., Маилян Д.Р. Работа железобетонных колонн из высокопрочного бетона // Бетон и железобетон.- 2008.- № 6. - С. 5-8.

6. Мкртчян А.М., Аксенов В.Н. Аналитическое описание диаграммы деформирования высокопрочных бетонов [Электронный ресурс] // "Инженерный вестник Дона", 2013, №3. - Режим доступа: http://www.ivdon.ru/magazine/archive/n3y2013/1818 (доступ свободный) - Загл. с экрана. - Яз. рус.

7. Мкртчян А.М., Аксенов В.Н. О коэффициенте призменной прочности высокопрочных бетонов [Электронный ресурс] // "Инженерный вестник Дона", 2013, №3. - Режим доступа: http://www.ivdon.ru/magazine/archive/n3y2013/1817 (доступ свободный) - Загл. с экрана. - Яз. рус.

8. Mkrtchyan A.M., Mailyan D.R., Aksenov V.N. Experimental study of reinforced concrete columns of high-strength concrete // Applied Sciences and technologies in the United States and Europe: common challenges and scientific findings: Papers of the 2nd International Scientific Conference (September 9-10, 2013). Cibunet Publishing. New York, USA. 2013. P.130-134.

9. Mkrtchyan A.M., Mailyan D.R., Aksenov V.N. Experimental study of the structural properties of high-strength concrete // 5th International Scientific Conference "European Applied Sciences: modern approaches in scientific researches": Papers of the 5th International Scientific Conference. August 26-27, 2013, Stuttgart, Germany. 2013. P.81-87.

10. Sheikh S.A., Uzumcri S.M. Analytic Model for Concrete Confinement in Tied Columns. - Journal of the Structural Division. ASCE. Vol. 108, №12, 1982. P. 2703-2722.

11. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2013661224 "Колонна 2014". Аксенов В.Н., Мкртчян А.М. © РГСУ

Размещено на Allbest.ru

...

Подобные документы

  • Подбор состава высокопрочного бетона

    Классификация бетона по маркам и прочности. Сырьевые материалы для приготовления бетонов. Суперпластификаторы на основе поликарбоксилатов. Проектирование, подбор и расчет состава бетона с химической добавкой. Значения характеристик заполнителей бетона.

    курсовая работа [52,7 K], добавлен 13.03.2013

  • Технология производства саморастущего бетона с регулируемой активностью "Теконит"

    Изготовление штучных строительных конструкционных изделий и монолитов. Использование легкого пористого высокопрочного саморастущего бетона с регулируемой активностью. Улучшение физико-механических характеристик, упрощение технологии приготовления бетона.

    статья [208,2 K], добавлен 01.05.2011

  • Проектирование и расчет элементов многоэтажных зданий

    Компоновка конструктивной схемы для монолитного и сборного перекрытий многоэтажного здания. Расчет пространственной несущей системы, состоящей из стержневых и плоских железобетонных элементов. Характеристики прочности бетона, арматуры, ригелей, колонн.

    дипломная работа [2,8 M], добавлен 20.12.2017

  • Современные возможности получения бетонов высокой прочности

    Определение и краткая история высокопрочного бетона. Общие положения технологии производства бетонов: значение качества цемента, заполнителей, наполнителей и воды. Основные характеристики структурных элементов бетона. Способы повышения его прочности.

    реферат [25,9 K], добавлен 07.12.2013

  • Перспективные направления применения бетона и железобетона

    Концепция развития бетона и железобетона, значение этих материалов для прогресса в области строительства. Особенности технологий расчета и проектирования железобетонных конструкций. Направления и источники экономии бетона и железобетона в строительстве.

    реферат [30,2 K], добавлен 05.03.2012

  • Проект завода железобетонных конструкций для строительства сельскохозяйственных комплексов

    Обоснование района строительства. Номенклатура выпускаемых изделий. Объемно-планировочное и конструктивное решение. Основные элементы каркаса здания. Фундаменты железобетонных колонн. Теплотехнический расчет толщины наружной стены. Расчет состава бетона.

    дипломная работа [1,0 M], добавлен 19.04.2017

  • Современные проблемы оценки степени ухудшения эксплуатационных качеств, снижения несущей способности бетонных и железобетонных конструкций зданий и сооружений

    Железобетон, как композиционный строительный материал. Принципы проектирования железобетонных конструкций. Методы контроля прочности бетона сооружений. Специфика обследования состояния железобетонных конструкций в условиях агрессивного воздействия воды.

    курсовая работа [2,2 M], добавлен 22.01.2012

  • Подбор состава бетона

    Назначение марки цемента в зависимости от класса бетона. Подбор номинального состава бетона, определение водоцементного отношения. Расход воды, цемента, крупного заполнителя. Экспериментальная проверка и корректировка номинального состава бетона.

    контрольная работа [46,7 K], добавлен 19.06.2012

  • Завод с цехом железобетонных изделий, выпускаемых по конвейерной технологии

    Выбор способа производства сборного и монолитного бетона. Конвейерный и стендовый способы производства железобетонных изделий. Расчет состава керамзитобетона, состава тяжелого бетона и усредненно-условного состава бетона. Проектирование арматурного цеха.

    курсовая работа [912,7 K], добавлен 18.07.2011

  • Железобетонные конструкции

    Применение железобетона в строительстве. Теории расчета железобетонных конструкций. Физико-механические свойства бетона, арматурных сталей. Примеры определения прочности простых элементов с использованием допустимых значений нормативов согласно СНиП.

    учебное пособие [4,1 M], добавлен 03.09.2013

  • Обследование железобетонных конструкций

    Контролируемые параметры для железобетонных конструкций. Прочностные характеристики бетона и их задание. Количество, диаметр, прочность арматуры. Контролируемые параметры дефектов и повреждений железобетонных конструкций. Основные методы испытания бетона.

    презентация [1,4 M], добавлен 26.08.2013

  • Конструирование железобетонных колонн

    Расчет сечений в плоскости поперечной рамы и изгиба (эксцентриситет продольной силы, коэффициент армирования, площадь сечения арматуры в сжатой зоне) надкранной и подкранной частей с целью конструирования двухветвевой и сплошной железобетонных колонн.

    курсовая работа [3,5 M], добавлен 02.02.2010

  • Исследование разрушения бетона электрическим взрывом проводников с целью его утилизации

    Развитие производства бетона и железобетона. Методы переработки железобетонных и бетонных изделий. Анализ гранулометрических характеристик продуктов электрического взрыва проводников из разных металлов. Проблема утилизации железобетонных конструкций.

    дипломная работа [2,3 M], добавлен 26.08.2010

  • Расчет металлического каркаса промышленного здания

    Методика определения расчетного изгибающего момента в середине пролета. Анализ конструктивных особенностей опорного ребра главной балки. Характеристика несущей способности высокопрочного болта. Структурная схема сплошной колонны из сварного двутавра.

    курсовая работа [879,5 K], добавлен 26.03.2019

  • Проектирование колонн и стропильных балок одноэтажного производственного здания

    Определение размеров поперечного сечения колонн, нагрузок (от собственной массы, стен), усилий в стойках, проведение расчетов подкрановой части, сборки железобетонной балки покрытия и прочности ее сечений при проектировании колонн и стропильных балок.

    курсовая работа [796,2 K], добавлен 26.04.2010

  • Контроль качества в производстве сборных железобетонных изделий

    Осуществление контроля качества производства бетонных и железобетонных изделий отделом технического контроля лаборатории. Определение коэффициента вариации прочности бетона. Состав тяжёлого бетона. Уменьшение расхода цемента до определённых значений.

    реферат [81,3 K], добавлен 18.12.2010

  • Состав и структура бетона и железобетона

    Обзор сырьевых материалов и проектирование подбора состава тяжелого бетона. Расчет химической добавки тяжелого бетона, характеристика вещества. Разработка состава легкого бетона. Область применения в строительстве ячеистых теплоизоляционных бетонов.

    реферат [110,6 K], добавлен 18.02.2012

  • Проектирование состава тяжёлого бетона

    Изучение порядка определения требуемой прочности и расчет состава тяжелого бетона. Построение графика зависимости коэффициента прочности бетона и расхода цемента. Исследование структуры бетонной смеси и её подвижности, температурных трансформаций бетона.

    курсовая работа [1,9 M], добавлен 28.07.2013

  • Бетон. Общие сведения и особенности

    Структура бетона и ее влияние на прочность и деформативность. Усадка бетона и начальные напряжения. Структура бетона, обусловленная неоднородностью состава и различием основных способов приготовления. Деформативность бетона и основные виды деформаций.

    реферат [22,4 K], добавлен 25.02.2014

  • Расчет состава бетона

    Расчет номинального и производственного состава бетона методом абсолютных объемов. Коэффициент выхода бетона; расход материалов на один замес. Модуль крупности песка. Прочность бетона при использовании пропаривания, как способа ускорения твердения.

    контрольная работа [643,5 K], добавлен 17.12.2013

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.

© 2000 — 2023, ООО «Олбест» Все права защищены