Усиленная эксцентриковая стяжка: Эксцентриковая стяжка усиленная в металлическом корпусе

Эффективная высота колонны обычно принимается за высоту в свету между опорами. Если проектировщик может продемонстрировать, что на опорах имеется надежное ограничение как смещения, так и вращения, эффективная высота может быть уменьшена в соответствии с обычными принципами проектирования.

Эксцентриситет также влияет на несущую способность каменных колонн. Эксцентриситет может быть вызван внецентренными осевыми нагрузками, боковыми нагрузками или колонной, находящейся не по отвесу. Как минимум Код требует, чтобы в конструкции учитывался эксцентриситет в 0,1 раза по каждому боковому размеру, при этом каждая ось рассматривалась независимо. Этот минимальный эксцентриситет предназначен для учета строительных допусков. Если фактический эксцентриситет превышает этот минимум, в расчете следует использовать фактический эксцентриситет.

Армирование

Нормы (ссылка 1) требуют минимального количества арматуры вертикальной колонны, а также боковых связей для удержания вертикальной стали. Основные требования проиллюстрированы на рис. 1. Кроме того, в таблице 1 перечислены допустимые значения армирования для колонн различных размеров на основе Код требует минимальной и максимальной площади вертикальной стали. Требование наличия как минимум четырех вертикальных стержней позволяет боковым связям обеспечить ограниченное ядро ​​​​каменной кладки.

Боковые связи охватывают и поддерживают вертикальную арматуру. Требования к размеру и расстоянию гарантируют, что связи предотвратят коробление арматуры, действующей на сжатие, а также обеспечат сопротивление сдвигу колонн, подвергающихся боковым нагрузкам. Расстояние между вертикальными боковыми связями уменьшается вдвое над верхом фундамента или плиты на любом этаже, а также ниже самой нижней горизонтальной арматуры в балке, ферме, плите или откидной панели выше. Там, где балки или кронштейны входят в колонну с четырех направлений, боковые связи должны располагаться в пределах 3 дюймов (76 мм) ниже самой нижней арматуры в самой плоской балке или кронштейне.

Код позволяет размещать боковые связи либо в растворе, либо в цементном растворе, хотя размещение в цементном растворе более эффективно предотвращает коробление и приводит к более пластичному поведению. По этой причине код , код , требует заделки стяжек в раствор в категориях сейсмостойкости D и E.

При использовании более четырех вертикальных стержней применяются дополнительные требования. В этом случае, в дополнение к требованию, чтобы угловые стержни опирались сбоку на угол боковой связи, также должны поддерживаться чередующиеся стержни. Кроме того, стержни, не поддерживаемые боковым анкерным уголком, должны располагаться на расстоянии 6 дюймов (152 мм) или ближе с каждой стороны вдоль боковой анкерной связи от бокового стержня. Там, где продольные стержни располагаются по кругу, разрешены круглые связи, при условии, что они имеют минимальную длину внахлестку 48 диаметров связи.

Рисунок 1—Требования к армированию колонн и боковым связям

Таблица 1—Допустимое армирование колонн

Дополнительные требования к категориям сейсмостойкости (SPC) C, D и E

Колонны в зданиях, требующих более высокого уровня сейсмической защиты при условии соблюдения дополнительных требований к конструкции, чтобы помочь предотвратить разрушение конструкции во время землетрясения. Чтобы обеспечить надлежащее крепление между колоннами и горизонтальными конструктивными элементами, код требует, чтобы соединители передавали усилия в SPC C, D и E. Если для этой цели используются анкерные болты, они должны быть заключены в вертикальную арматуру и боковые связи. Кроме того, по крайней мере две боковые связи № 4 (M 13) должны быть предусмотрены в пределах 5 дюймов (127 мм) верхней части колонны.

Для арматуры колонн, подверженной сейсмическим воздействиям, важна соответствующая боковая жесткость. По этой причине в SPC D и E боковые анкеры с минимальным диаметром ⅜ дюйма (9,5 мм) должны быть заделаны в цементный раствор и расположены на расстоянии не более 8 дюймов (203 мм) по вертикали от центра.

Эти требования проиллюстрированы на рисунке 2.

Рисунок 2—Дополнительные требования к армированию колонн в зданиях, отнесенных к SPC C, D и E

Расчет допустимых напряжений бетонных каменных колонн должен соответствовать разделу 2.3 Кодекса , который регламентирует конструкцию армированной кладки. Допустимые силы и напряжения следующие:

F _s = 24 000 фунтов на кв. дюйм (165,5 МПа) для стали класса 60
P _a = (0,25 f’ _м A _n + 0,65 A _st F _s )[1 — ( h /1 40 r )²], для ч/р ≤99
= (0,25f’em>f’ _м A _n + 0,65 A _st F _s )(70 р/ч )², для ч/р >99
F _{b/ a} = ⅓ f’ _м

Допустимая сжимающая сила, P _a , включает вклад вертикальной арматуры в срок 0.65A _st F _s . Этот шаг предполагает надлежащее закрепление вертикальной стали с помощью боковых связей, как описано выше.

Каменные колонны могут быть соединены с горизонтальными элементами конструкции и могут опираться на эти соединения для боковой поддержки. Усилия в соединении могут передаваться кладкой/строительным раствором, механическим креплением, трением, подшипником или их комбинацией. Колонны должны быть спроектированы таким образом, чтобы выдерживать все нагрузки, моменты и сдвиги, действующие на пересечениях с горизонтальными элементами, при силе не менее 1000 фунтов (4,4 кН).

Расчетный подход зависит от величины осевой нагрузки по отношению к изгибающему моменту. Секция будет находиться либо в чистом сжатии, с допустимой осевой нагрузкой, регулируемой P _a ; подвергаться комбинированной осевой нагрузке и изгибу, при этом допустимый момент и допустимая осевая сила определяются допустимым изгибным сжимающим напряжением в кирпичной кладке, F _b ; или подвергаться комбинированной осевой нагрузке и изгибу, но регулируется допустимым растягивающим напряжением в арматуре, Ф _с .

Сжатие секции

Эксцентриситет, расположенный в пределах керна (центральная треть) колонны, вызывает сжатие всей секции. В этом случае пропускная способность определяется уравнениями для P _и , перечисленными a выше, и Таблицу 2 можно использовать для расчета колонн высотой до 20 футов (6,1 м). В таблице предполагается, что элемент находится в чистом сжатии при минимальном расчетном эксцентриситете 0,1 t для каждой оси, как того требует Код . Дизайнер несет ответственность за подтверждение этого.

Значения в таблице 2 не зависят от площади вертикальной стали, поскольку во всех случаях, кроме тех, которые указаны в сносках к таблице, допустимое сжимающее напряжение в кирпичной кладке определяет конструкцию колонны.

Таблица 2—Допустимая сила сжатия колонны для концентрически нагруженных бетонных колонн высотой до 20 футов (6,1 м)

Пример конструкции — только сжатие усилие 45 000 фунтов (200 кН), исходя из

Сначала проверьте минимальный эксцентриситет:
0,1 t = 0,1(8 дюймов) = 0,8 дюйма (20 мм)
Как минимум (для колонны 8 x 8 дюймов (203 x 203 мм)) Керн ограничен t /6 = 8 дюймов/6 = 1,3 дюйма (33 мм).
Поскольку расчетный эксцентриситет находится в пределах керна, можно использовать результаты чистого сжатия и Таблицу 2.

Из таблицы 2 видно, что колонка 8 x 24 дюйма (203 x 610 мм) имеет достаточную емкость, но ограничена 15,9футов. Эффект гибкости колонны 10 x 16 дюймов (254 x 406 мм) с четырьмя № 4 (M 13) снижает грузоподъемность до 42 тысяч фунтов (186 кН) — недостаточно. С четырьмя № 5 (M 16) он может выдерживать 46 тысяч фунтов (205 кН) > 45 тысяч фунтов (200 кН). Согласно Таблице 1, четыре стержня № 5 (M 16) соответствуют требованиям площади армирования. Используйте четыре № 5 (M 16).

Комбинированное осевое сжатие и изгиб

При больших эксцентриситетах секция подвергается изгибу, что приводит как к чистому сжатию, так и к растяжению. Следовательно, необходимо учитывать взаимодействие вертикальной нагрузки и изгибающего момента, как правило, с использованием диаграмм взаимодействия или итерационных компьютерных решений. Дальнейшее описание методологии проектирования, а также схемы взаимодействия колонн содержатся в «Руководстве проектировщика каменной кладки» (ссылка 2).

ОБОЗНАЧЕНИЯ: