Kompozicinės kolonos

112131

TURINYS

1. ĮVADAS

2. KOMPOZICINIŲ KOLONŲ SKERSINIŲ PJŪVIŲ TIPAI

3. KOMPOZICINIŲ KOLONŲ SKERSINIŲ PJŪVIŲ TIPAI

4. VIETINIO PASTOVUMO NETEKIMAS

5. PROJEKTAVIMAS AŠINIO GNIUŽDYMO ATVEJU

5.1 Skersinių pjūvių atsparumas

5.2 Konstrukcijos dalių atsparumas

5.3 Santykinis liaunumai ir standumai

6. PROJEKTAVIMAS GNIUŽDYMUI IR TEMPIMUI

6.1 Bendrai

6.2 Analizė lenkimo momentams

6.3 Projektavimo principas

7.KOLONŲ SU NESIMETRINIAIS PJŪVIAIS (DALIMIS) PROJEKTAVIMAS

8.SANTRAUKA

9.LITERATŪRA

1. ĮVADAS

Šeštajame XX a. dešimtmetyje pradėtas įtemptas kolonų, kuriose betonas

skersiniame pjūvyje dirba kartu su metaliniu profiliu, apkrautų apkrova,

laikomosios galios tiriamasis darbas. Šios kolonos negalėjo būti

projektuojamos nei pagal plieno, nei pagal betono konstrukcijoms keliamus

reikalavimus. Šio tiriamojo darbo rezultatai buvo aprašyti įvairiuose

leidiniuose.

1977 metais buvo išspausdintos kompozicinių kolonų projektavimo

rekomendacijos /1/ , kurios kartu supažindino su tolimesnių tiriamųjų darbų

rezultatais Eurocode 4 juodraštiniame variante /2/, skirtame kompozicinėms

konstrukcijoms. Šiame darbe buvo apibrėžtos kompozicinių kolonų analizės ir

projektavimo taisyklės.

Eurocode 4 dokumente visų pirma apibrėžiami pagrindiniai kompozicinių

kolonų projektavimo reikalavimai. Turi būti atkreipiamas dėmesys į visus

skirtingų medžiagų geometrinius ir fizinius netolygumus. Vis tik, sutikti

šiuos reikalavimus galima tikrinant daugelį analizės metodų, kurie

paprastai gali būti vykdomi galingomis EDP-programomis. Praktiniam

naudojimui Eurocode 4 pateiktas supaprastintas metodas, kuris ir aptartas

toliau.

2. KOMPOZICINIŲ KOLONŲ SKERSINIŲ PJŪVIŲ TIPAI

1 Pav. parodo tipinius kompozicinių kolonų skersinių tipų pjūvius, su

Eurocode 4 pastabomis. Dideliam skersinių pjūvių kiekiui pavaizduoti yra

tik pavyzdžiai. Pjūviai gali būti suskirstyti į dvi grupes:

– Betonu užpildyti pjūviai, kuriems betonas nematomas paviršiuose;

– Visiškai ir dalinai padengti pjūviai.

Visi skersiniai pjūviai yra simetriški abiejų ašių atžvilgiu ir gali būti

papildomai armuoti.

Kompozicinių kolonų naudojimas suteikia įvairių privalumų. Esant mažiems

skersinio pjūvio išmatavimams, gali būti pasiekiama didelė apkrovos

laikomoji galia. Iš kitos pusės, pjūviai su skirtinga laikomąja galia, bet

su identiškais išmatavimais gali būti gaminami dėl didelio kintamumo. Tokiu

būdu išoriniai kolonos matmenys gali būti išlaikomi pastovūs daugelyje

pastato aukštų, kas sumažina projektavimo darbų apimtį. Ekonominis

efektyvumas taip pat tampa derinio su pigios betono medžiagos panaudojimo

išdava. Dar daugiau, gali būti taikoma smarkiai išvystyta jungiančiosios

plieno konstrukcijų technika.

Betonu užpildyti profiliai (pav.: 1d-f) plieninė dalis dirba tuo pačiu metu

kaip ir gaubtas betonui. Betonu užpildytos dalys suteikia galimybę

pastatyti pastatą, kaip vien tik plieno

konstrukciją ir vėliau užpildyti skersinius pjūvius betonu, pavyzdžiui

išankstiniu betono įtempimu. Taip darant, montavimo laikas gali sutrumpėti.

[pic]

Pav. 1: Kompozicinių kolonų tipiniai skersiniai pjūviai su pastabomis

Dar daugiau – apsauginė plieno danga leidžia daryti prielaidą didesnio

projektuojamojo stiprio betonui naudoti. Betonu užpildyto apvalaus

tuščiavidurio profilio įkalinimo (apribojimo) efektas papildomai tampa

padidėjusios laikomosios galios priežastimi. Betono valkšnumo bei

sutrumpėjimo įtakos įprastai gali būti nepaisoma. Į šią įtaką turi būti

atsižvelgiama, kalbant apie betonu padengtus profilius (pav. 1a-c).

Priklausomai nuo visiško padengimo betonu, pjūviai (pav. 1a), dažniausiai,

patenkina aukštos klasės apsaugos nuo ugnies reikalavimus, be jokių

papildomų vertinimų. Dalinai padengtiems pjūviams, kaip ir betonu

užpildytiems pjūviams (pav. 1b+c), tai gali būti pasiekiama papildomu

armavimu. Dalinai padengti pjūviai turi tolimesnius privalumus.

Pirma, jie gali būti gana lengvai pagaminami. Kolonų angos gali būti

užpildytos betonu horizontalioje plieninės dalies padėtyje. Po 24 valandų

kolona gali būti apsukama ir papildomai užpildoma betonu. Įrėminimas

atliekamas plieniniu profiliu. Pjūviams, atitinkantiems pav. 1b betono,

sukant koloną, lašėjimo turi būti išvengta konstruktyvinių reikalavimų

sumetimais (jungiamieji vinys su galvute ar pan.). Antra, daliniai plieno

plotai paviršiuje leidžia suvirinti jungiančiuosius mechanizmus po

betonavimo.

3. KOMPOZICINIŲ KOLONŲ SKERSINIŲ PJŪVIŲ TIPAI

Kompozicinėms kolonoms gali būti naudojamas konstrukcinis plienas pagal

Eurocode 3 /3/ bei armavimas, pagal Eurocode 2 /4/.

Bendroms plieno klasėms simbolinės stiprio vertės pateiktos lentelėje 1.

Jos galioja, kai medžiagos storis ne didesnis nei 40 mm. Didesnio storio

medžiagoms stipriai turi būti sumažinami, atitinkamai derinant su Eurocode

3 /3/.

|Plieno klasės|Fe E 275 |Fe E 275 |Fe E 355 |

|(senas |(St37) |(St44) |(St52) |

|fy [N/mm2] |235 |275 |355 |

|Ea [kN/mm2] |210 |210
|210 |

Lentelė 1: Simbolinės stiprio fy vertės ir modulinis standumas bendriems

konstrukcinio

plieno tipams, pagal Eurocode 4, esant medžiagos storiui

iki 40 mm;

patikslinimai skliausteliuose atitinka senesnę

klasifikaciją.

Betonui, skirtingų betono klasių stipriai, pagal Eurocode 2 /4/ pateikti 2

lentelėje. Klasifikacija C25/30 pateikia cilindro bandinio stiprumą (25) ir

kubelio bandymo stiprumą (30).

|Betono |C20/25|C25/30|C30/37|C35/45|C40/5|C45/|C50/|

|klasės | | | | |0 |55 |60 |

|fck |20 |25 |30 |35 |40 |45 |50 |

|[N/mm2] | | | | | | | |

|Ecm |29 |30.5 |32 |33.5 |35 |36 |37 |

(kirstinės) modulio Ecm

vertės skirtingoms betono klasėms, pagal Eurocode 2.

Eurocode 2 paminėti 3 skirtingi armuojančio plieno tipai (klasės), pateikti

3 lentelėje.

|Armuojančio plieno |S 220 |S 420 |S 500 |

|fsk [N/mm2] |220 |420 |500 |

|Es [kN/mm2] |200 |200 |200 |

Lentelė 3: Būdingi stiprumai fsk ir standumo moduliai Es vertės

armuojančiam plienui,

pagal Eurocode 2.

Brėžinys turi parodyti, jog projektinės poveikio Sd vertės nėra didesnės

nei projektinis atsparumas Rd , atitinkamai pagal 1 lygybę.

Sd ≤ Rd = [fy / γMa , fck / γc , fsk / γs ]

(1)

Su daliniais saugos koeficientais

– betonui γc = 1.5

(2)

– armuojančiam plienui γs = 1.15

(3)

– konstrukciniam plienui γMa = γRd = 1.1 kolonoms, paveiktoms

įlinkio (4)

– γMa = γa = 1.0 visoms

kitoms kolonoms (5)

Projektinės stiprio reikšmės konstrukciniam plienui ir armuojančiam plienui

gaunamos iš:

fyd = fy / γMa ; fcd = fck / γc ; fsd = fsk / γs

(6)

Atsižvelgiant į ilgalaikės apkrovos poveikį gniuždymo stiprumui, betono

stipris turi būti sumažintas koeficientu α = 0.85.

Šio sumažinimo gali būti nepaisoma betonu užpildytiems kompoziciniams

pjūviams

(α = 1.0), kai betono stipris auga, priklausomai nuo pilno apsaugojimo

(uždengimo) nuo oro ir, dar daugiau, užkertamas kelias ardančiam poveikiui.

4. VIETINIO PASTOVUMO NETEKIMAS

Galutinio ribinio medžiagos stiprio būvio pasiekimas priimamas visoms

pjūvio dalims. Turi būti užtikrinta, jog tai įmanoma be pirmesnio plonų

skersinio pjūvio dalių stabilumo netekimo.

Tai gali būti patikrinta paviršinėms plieno dalims ribiniu sienos dydžio ir

sienos storio santykiu. Su 1 pav. Pastabomis, sekančių ribinių santykių

rezultatai:

– betonu užpildytiems apvaliems vamzdžiams (pav. 1e+f)

d/t ≤ 90 ε2 (7)

– betonu užpildytiems stačiakampiams tuščiaviduriams

profiliams (pav 1d) su h = ilgesnė profilio kraštinė

h/t ≤ 52 ε (8)

– dalinai uždengtiems I – pjūviams (pav. 1b+c)

b/tf ≤ 44 ε (9)

Koeficientas ε įskaičiuojamas skirtingiems produkcijos kiekiams.

ε = √235 / fy

(10)

su fy , matuojamu N/mm2.

Konstrukcinio plieno klasėms, pateiktoms 1 lentelėje, tokiu būdu ribinės

vertės yra pateiktos 4 lentelėje:

|Plieno klasė |Fe E 235|Fe E |Fe E |

| | |275 |355 |

|Betonu užpildyti apvalūs |90 |77 |60 |

| Betonu užpildyti |52 |42 |42 |

|Dalinai uždengti I – pjūviai |44 |41 |36 |

pastovumo netekimui

užkertamas kelias.

Visiškai uždengtoms plieno dalims vietinio pastovumo tikrinimas nėra

būtinas. Didesnėms plieninėms dalims ( buvusiems kraštams 1a pav.) turi

būti užtikrinamas pakankamas betono sluoksnis tam, kad būtų išvengta betono

dengiančiojo sluoksnio irimo.

Būtent todėl minimali betono danga ties tokiomis plieninėmis dalimis turėtų

būti ne mažesnis nei 40 mm ar 1/6 plieninės dalies matmens dalis.

Skersiniams pjūviams, pagal 1 pav., seka:

40 mm ≤ cz ≥ b/6

(11)

Jei plieninės dalys, esančios ties išorine dalimi, viršija duotas 4

lentelėje vertes, turėtų būti taikomi specialūs analizės metodai. Labiau

galimas šiuo atveju Eurocode 4 pateiktas supaprastintas projektavimo

metodas.

5. PROJEKTAVIMAS AŠINIO GNIUŽDYMO ATVEJU

5.1 Skersinių pjūvių atsparumas

Kompozicinės kolonos plastinis skersinio pjūvio atsparumas pateikiamas

kaip

komponentų suma:

Npl.Rd = Aa fyd + Ac α fcd + As fsd

(12)

kur

Aa, Ac, As yra konstrukcinio plieno,

betono ir armatūros plotai,

fyd, fcd, fsd yra anksčiau apibūdinti

medžiagų projektiniai stiprumai ir

α yra lygi 1.0 betonu

užpildytiems skersiniams pjūviams ir

0.85 – kitais atvejais

Pav. 2 parodo įtempimų pasiskirstymą, kuriuo pagrįsta 12 lygybė:

[pic]

Pav. 2: Įtempimų pasiskirstymas plastiniam pjūvio atsparumui, uždaro I –

profilio

pavyzdžiui

Betonu užpildytiems apvaliems tuščiaviduriams profiliams padidėjusios

betono apkrovos laikomosios galios, priklausančios nuo plieninio vamzdžio

apribojimo efekto, gali būti paisoma.

Priklausomai nuo suvaržytų betono įtempimų seka trimatis įtempimų

pasiskirstymas betone. Tai reiškia, jog normalinių įtempimų laikomoji galia

didėja. Tuo pat metu vamzdyje atsiranda žiediniai tempimo įtempimai, kas

sumažina jo įprastinę laikomąją galią vamzdyje.

_________

Į poveikį gali būti atsižvelgiama iki santykinio liaunumo λ ≤ 0.5. Be to,

normalinės jėgos ekscentricitetas e turi neviršyti vertės d/10, kur d yra

išorinis vamzdžio matmuo.

Ekscentricitetas e nustatomas:

e = Mmax.Sd / NSd

(13)

Mmax.Sd maksimalus projektinis momentas nuo apkrovų, pagal 1ąją

teoriją

NSd normalinė projektinė jėga

Plastinė normalinė jėga šiems skersiniams pjūviams gali būti nustatoma iš:

t apvalaus tuščiavidurio profilio sienos storis

Npl.Rd = Aa fyd η2 + Ac fcd ( 1 + η1 * t/d * fy / fck ) + As * fsd

(14)

Verčių išraiškos:

η1 = η10 * ( 1 – (10 * e) / d )

(15)

η2 = η20 + ( 1 – η20 ) * (10 * e) /d

(16)

linijinė interpoliacija vykdoma apkrovų ekscentricitetams e ≤ d / 10 su

pagrindinėmis

________

vertėmis η 10 ir η20, kurios priklauso nuo santykinio liaunumo λ :

_________

η10 = 4.9 – 18.5 * λ + 17 * λ2 bet η10 ≥ 0.0

(17)

________

η20 = 0.25 * ( 3 + 2 * λ ) bet η20 ≤ 1.0

(18)

_______

Lentelė 5 pateikia pagrindines η10 ir η20 vertes, atitinkamai skirtingoms λ

vertėms.

| |0.0 |0.1 |0.2 |0.3 |0.4 |0.5 |

|____ | | | | | | |

|λ | | | | | | |

|η10 |4.90 |3.22 |1.88 |0.88 |0.22 |0.00 |

|η20 |0.75 |0.80 |0.85 |0.90 |0.95 |1.00 |

Lentelė 5: Pagrindinės dydžių η10 ir η20 vertės, atsižvelgiant į betonu

užpildytų apvalių

vamzdžių apribojimą.

_________

Šiuo metu Jūs matote 50% šio straipsnio.

Matomi 1540 žodžiai iš 3075 žodžių.

Panašūs įrašai