Подбор арматуры в колонне

В этом режиме выполняется подбор площади арматуры в колонне постоянного сечения по прочности и трещиностойкости в соответствии с требованиями СНиП 2.03.01-84*, KMK 2.03.01-96 (СНиП 52-01-2003, СП 52-101-2003, СП 63.13330). Рассматривается внецентренное растяжение-сжатие при двуосном эксцентриситете. Проверки всех сечений выполняются для автоматически формируемых расчетных сочетаний усилий (РСУ). Коэффициенты РСУ, учитывающие характер загружения, назначаются программой в соответствии с требованиями СНиП 2.01.07-85*. Если в качестве норм проектирования выбран СП 16.13330, то комбинирование нагрузок производится в соответствии с требованиями СП 20.13330.

Если подбор арматуры в соответствии со СНиП 2.03.01-84*, KMK 2.03.01-96 выполняются только по первому предельному состоянию, то учитываются следующий набор силовых факторов:

N — продольная сила;

M_y — момент, изгибающий элемент в плоскости XoZ, вектор которого направлен по оси Y;

M_z — момент, изгибающий элемент в плоскости XoY, вектор которого направлен по оси Z;

Q_z — поперечная сила, направленная вдоль оси Z;

Q_y — поперечная сила, направленная вдоль оси Y;

M_кр — крутящий момент, вектор которого направлен по оси X.

В противном случае (подбор с учетом второго предельного состояния) рассматриваются только перечисленные ниже силовые факторы:

N — продольная сила;

М_y — момент, изгибающий элемент в плоскости XoZ, вектор которого направлен по оси Y;

Q_z — поперечная сила, направленная вдоль оси Z.

При подборе в соответствии со СНиП 52-01-2003 (СП 63.13330) второе предельное состояние можно учесть для произвольного набора N, M_y и M_z.

Расчеты могут быть выполнены для колонн прямоугольного, таврового, двутаврового, кольцевого и круглого сечений. Результатом расчета являются площади симметричной и/или несимметричной продольной арматуры, а также площадь и шаг поперечной арматуры на участках колонны. Предполагается, что подобранная арматура является постоянной по длине участка, при этом пользователь сам назначает количество и длину участков, на которые делится колонна.

Подготовка данных выполняется на страницах Общие параметры, Усилия, Бетон, и Трещиностойкость, анализ результатов — на странице Результаты.

Общие параметры

На странице Общие параметры назначаются высота колонны и вид сечения, вводятся размеры сечения и расстояния до центра тяжести арматуры, коэффициенты расчетной длины и значения случайных эксцентриситетов, выбирается количество участков в колонне, назначаются классы и коэффициенты условий работы продольной и поперечной арматуры.

Кнопка активизирует диалоговое окно, в котором приведены расчетные параметры материала.

Выпадающий список Расчетная ситуация позволяет выбрать тип расчета (1-e предельное состояние, 2-е предельное состояние, ...) параметры для которого следует отобразить.

Кроме того, состояние специального маркера Расчет по трещиностойкости определяет необходимость подбора арматуры колонны по второму предельному состоянию, а маркер Статическая неопределимость определяет, принадлежит колонна статически определимой или статически неопределимой конструкции.

Количество участков в колонне назначается путем выбора из выпадающего списка Число участков.

В группе Задание длин участков с помощью маркеров назначается способ задания длин:

Абсолютные — длины участков будут задаваться в единицах длины;
Относительные — длины участков будут задаваться в процентах от высоты колонны.

В зависимости от способа задания длины для каждого участка следует ввести в таблице или его длину, или процентное соотношение длин. Нумерация участков производится снизу вверх.

Выбор формы сечения выполняется нажатием кнопки с изображением сечения, после чего в соответствующие поля вводятся размеры сечения и расстояния до центра тяжести арматуры а₁ и а₂. Контроль формы сечения выполняется в окне Предварительный просмотр, которое появляется после нажатия кнопки $image\print_preview.png$ .

Размещения продольной и поперечной арматуры в рассматриваемых сечениях представлены на рисунках соответственно.

Коэффициенты расчетной длины и случайные эксцентриситеты задаются аналогично режиму Сопротивление железобетонных сечений.

$image\arbat_8.png$	$image\arbat_16.png$	$image\arbat_17.png$
$image\arbat_37.png$	$image\arbat_28.png$	$image\arbat_24.png$
$image\arbat_20.png$
Размещение «площадей» продольной арматуры		Размещение поперечной арматуры

Усилия

Параметры загружений задаются на странице Усилия по тем же правилам, что и в режиме Экспертиза колонны.

Бетон

Характеристики бетона задаются на стандартной странице Бетон.

Трещиностойкость

Данные по трещиностойкости задаются на странице Трещиностойкость по стандартным правилам.

Страница доступна всегда при расчетах по СНиП 52-01-2003 (СП 63.13330) и при активном маркере Расчет по трещиностойкости (СНиП 2.03.01-84*, KMK 2.03.01-96) на странице Общие параметры.

Результаты

После подготовки исходных данных процесс подбора арматуры активизируется нажатием кнопки Вычислить. Затем открывается страница Результаты, на которой в виде эпюр представлены результаты расчета (площадь арматуры, процент армирования, ширина раскрытия трещин). Вид отображаемых результатов выбирают из выпадающего списка, расположенного в правом верхнем углу страницы. На участках, выделенных красным цветом, арматуру подобрать не удалось (данный результат зависит от установленного пользователем максимального процента армирования). Информацию о причинах, по которым это произошло, можно получить в таблицах с результатами подбора.

В зависимости от выбранного в списке пункта, эпюры армирования могут отображаться раздельно для каждого вида арматуры или парами. Например, одновременно будут показаны эпюры AS₁ и AS₂ или AS₃ и AS₄. После нажатия кнопки $image\print_preview.png$ Предварительный просмотр открывается окно, в котором для каждого участка колонны в сечениях показаны площади подобранной продольной арматуры. Если арматуру подобрать не удалось, то сечение отображается красным цветом.

Табличные данные представлены в отдельном диалоговом окне Результаты армирования, которое вызывается нажатием кнопки Таблица. Результаты подбора для каждого участка отображаются в одной строке, если при учете трещиностойкости не требуется дополнительной арматуры, или в двух строках, если такая арматура необходима. При этом в первой строке показано значение суммарной арматуры (по прочности и трещиностойкости), а во второй — площадь арматуры, добавленная для обеспечения трещиностойкости.

Если на участке не подобрана арматура, то в соответствующей строке столбца Тип выводится информация о причинах, по которым это произошло.

В зависимости от опции, установленной в группе Вывод поперечной арматуры, площадь поперечной арматуры (хомутов) может выводиться для расчетного шага (опция Шаг по умолчанию), полученного в результате подбора, или для шага, заданного пользователем. В последнем случае после ввода значения шага следует нажать кнопку Применить.

По результатам подбора арматуры можно сформировать отчет (кнопка Отчет), в котором приводятся схема колонны и параметры загружений, размеры сечения, характеристики бетона и арматуры, таблица с результатами подбора.

В программе предусмотрена возможность передачи результатов подбора в режим экспертизы армирования (кнопка Экспертиза). При этом количество стержней арматуры определяется по тем же правилам, что и в режиме Подбор арматуры в балке.

Особенности реализации

Расчет внецентренно сжатых элементов

Согласно пункту 3.24 СНиП 2.03.01-84*, KMK 2.03.01-96 расчет конструкций выполняется по недеформированной схеме, учитывая при гибкости l₀/i > 14 влияние прогиба элемента на его прочность (l₀ — расчетная длина элемента, i — радиус инерции в силовой плоскости поперечного сечения элемента).

Расчет слабоармированных сечений

При определении ширины раскрытия трещин для слабоармированных сечений при М = М_crc трещины сразу получают большое раскрытие. В программе величина a_crc в диапазоне M_crc < M < M₀ уменьшается умножением на коэффициент, учитывающий работу растянутого бетона над трещиной.

Ограничения реализации

При установленных нормах проектирования СНиП 2.03.01-84*, KMK 2.03.01-96:

Не реализован расчет железобетонных элементов из ячеистого, поризованного и напрягающего бетонов.

Не выполняется расчет предварительно напряженных железобетонных элементов.

Не выполняется расчет на выносливость.

При расчете по второму предельному состоянию расчет на закрытие трещин не выполняется.

Не производится подбор продольной арматуры для обеспечения ограничений по гибкости.

При подборе арматуры программа не проверяет конструктивные ограничения по размещению арматуры, полагая, что пользователь имеет возможность выполнить эту проверку неформальным способом. Кроме того, получив результаты подбора и убедившись в том, что конструктивные требования не могут быть выполнены, пользователь может принять решение о корректировке опалубочных размеров.