Зачастую наиболее оптимальные размеры строительных конструкций (в плане их работы) не вписываются в архитектурную концепцию. Поэтому в последнее время в жилищном строительстве стало актуальным проектирование зданий, в которых вертикальными несущими элементами являются железобетонные пилоны. Пилон в современном строительстве — это прямоугольная в плане железобетонная колонна с вытянутым поперечным сечением. А как правильно рассчитать требуемое количество арматуры в таких элементах, используя средства автоматизации? Разберем пример автоматизированного расчета в ПК STARK ES. Монолитное многоэтажное жилое здание с вертикальными несущими элементами – пилонами размером 250х1300 мм и 250х800. Расчетная конечно-элементная модель замоделированна в ПК STARK ES, где пилоны представлены стержневыми элементами общего вида, плиты перекрытий и диафрагмы жесткости – элементами плоской оболочки (Рисунок 1). Расчет несущих элементов выполнен в пространственной постановке при проектных воздействиях (нагрузках), с учетом работы грунтового основания.
Рисунок 1 – Фрагмент архитектурного плана и расчетной конечно-элементной модели.
Рассматривая пилоны первого этажа, по результатам статического расчета видно, что в пилонах большой момент возникает в плоскости большей жесткости.
Рисунок 2 – Усилия в пилонах от расчетной комбинации нагрузок.
При стандартном расчете требуемого количества арматуры по схеме с распределёнными площадями по граням сечения (Рисунок 3) получаем, что на грань шириной 250 мм необходимо установить немыслимое количество арматуры – 33.70 см2 (таблица 1). Учитывая все конструктивные требования в отношении минимальных расстояний между стержнями рабочей арматуры это должны быть диаметры 45-50 мм, что, согласитесь, немного дико. Как же быть в этом случае? Увеличивать размер сечения пилона (чему заказчик будет не очень рад, да и в архитектуру это может не вписаться)? Устанавливать большее число стержней меньшего диаметра, отдаляясь при этом от грани сечения вглубь пилона? Но в этом случае теряется равенство между площадью рассчитанного требуемого армирования и площадью установленного, т.к. для большего числа стержней величины рабочей высоты hо не будут соответствовать величине заданной при подборе.
Рисунок 3 – Вариант схемы армирования в ПК STARK ES при расчете требуемого количества арматуры в стержнях.
Результат расчета:
Длина конструктивных элементов[м] L = 2.80;
Сечение - прямоугольник[см] b = 25.00; h = 130.00
Таблица 1 – Требуемое количество арматуры в пилоне сечением 250х1300 мм
| Координата сечения (м) |
As1 [см2/м] |
As2 [см2/м] |
As3 [см2/м] |
As4 [см2/м] |
As,tot [см2/м] |
Asw [см2/м] |
Mu [%] |
| 0 | 20.28 | 21.92 | 20.28 | 21.92 | 84.4 | - | 2.59 |
| 2.8 | 33.7 | 27.2 | 33.7 | 27.2 | 121.8 | - | 3.74 |
В ПК STARK ES при расчете требуемого армирования в пилонах есть возможность задания схемы армирования с конкретной сосредоточенной расстановкой стержней. И так, оценив примерно необходимое количество арматуры в пилоне, можно ориентировочно законструировать сечение (Рисунок 4). Далее в ПК STARK ES при задании исходных данных для расчета требуемого количества арматуры пользователь описывает сечение, не как стандартное прямоугольное, а как полигональное (Рисунок 5).
Рисунок 4 – схема армирования сечения пилона.
Рисунок 5 – Исходные данные в ПК STARK ES для расчета требуемого количества арматуры в стержнях. Размеры сечения.
При таком описании сечения становится возможным нестандартное задание схемы армирования:
Рисунок 6 – Исходные данные в ПК STARK ES для расчета требуемого количества арматуры в стержнях. Схема армирования.
В результате расчета получаем требуемые площади стержней при заданной расстановке и практически тоже суммарное количество арматуры: As1...As16 = 7.55 см2;
Суммарное значение: As = 120.79 см2, mu = 3.71 %.
При таком способе расчета можно быть уверенным, что при данной схеме расположения рабочей арматуры прочности сечения будет достаточно для восприятия проектных нагрузок.
Автор: Страхова А.А., ООО "БилдСофт"
