On optimal design of reinforced concrete columns subjected to combined biaxial bending and axial load
Об оптимальном проектировании железобетонных колонн, находящихся под совместным действием двуосного изгиба и осевой нагрузки
DOI:
https://doi.org/10.21638/11701/spbu10.2022.203Аннотация
В данной статье представлена новая процедура для проектирования прямоугольных колонн, находящихся под совместным действием двуосного изгиба и осевой нагрузки. Разработанная процедура реализована в новом комплексном программном обеспечении для анализа и проектирования зданий. По сравнению с существующими инженерными пакетами предложенная программа не требует предварительного задания распределения стержней по сечению колонны перед началом проектирования и дает более детальные результаты: не только необходимое количество арматуры, но и распределение стержней определенного диаметра по сторонам секции колонны. Сначала программа выполняет расчет для четырех арматурных стержней, расположенных в углах колонны, проверяя, обеспечивают ли они требуемое сопротивление приложенным нагрузкам. Если железобетонная колонна не выдерживает приложенных нагрузок, то программа увеличивает количество арматуры, добавляя новые стержни, и снова проверяет сопротивляемость нагрузкам. Этот процесс продолжается до тех пор, пока железобетонная колонна не сможет выдерживать заданные нагрузки. Предлагаемая процедура реализуется в рамках следующих методов: (I) построение поверхности разрушения с использованием большого количества кривых взаимодействия (обычно 24 кривые); (II) эллиптическая аппроксимация поверхности разрушения. Во втором методе программа рассчитывает только две кривые взаимодействия для эксцентричного случая: первая — в направлении X, а вторая — в направлении Y . В обоих методах кривые взаимодействия рассчитываются в соответствии со стандартами American concrete institute. Использование новой процедуры в рамках второго метода дает результаты, очень близкие к первому, наиболее точному, методу, но при этом требует гораздо меньше времени для расчета. Последнее обстоятельство очень важно при проектировании объемных конструкций с большим числом колонн.
Ключевые слова:
железобетонная колонна, двухосный изгиб, осевая нагрузка, поверхность разрушения, проектирование зданий
Скачивания
Библиографические ссылки
Computers and Structures Inc. Integrated analysis, design and drafting of building systems. Available at: https://www.csiamerica.com/ (accessed: May 13, 2022).
Autodesk Inc. Robot structural analysis. Available at: https://www.autodesk.com /products/robot-structural-analysis/overview/ (accessed: May 13, 2022).
Bentley Systems Inc. STAAD 3D structural analysis and design software. Available at: https://www.bentley.com/en/products/brands/staad/ (accessed: April 02, 2022).
Ibraheem A. Elastic-plastic analysis of reinforced concrete frame buildings: Developing a new software package. Journal of Physics. Conference Series, 2021, vol. 1959, iss. 1, no. 012023. Available at: http://www.scopus.com/inward/record.url?scp=85111954811&partnerID=8YFLogxK (accessed: April 02,linebreak 2022).
Ibraheem A., Pronina Y. Accounting for shallow foundation settlement in the analysis and design of multi-storey frame buildings: Development of a new software package. Procedia Structural Integrity, 2021, vol. 33, pp. 942–953. Available at: http://www.scopus.com/inward/record.url?scp=85120681412&partnerID=8YFLogxK (accessed: April 02,linebreak 2022).
Computers and Structures Inc. Concrete frame design manual ACI 318-14 for ETABSВ® 2016. California, Walnut Creek, Computers and Structures Inc. Publ., 2016, 82 p.
American concrete institute committee 318. Building code requirements for structural concrete (ACI 318-14) and commentary (ACI 318R-14). Michigan, Farmington Hills, American Concrete Institute Publ., 2014, 524 p.
Furlong W., Hsu T., Mirza S. Analysis and design of concrete columns for biaxial bending — Overview. ACI Structural Journal, 2004, pp. 413–423.
Bresler B. Design criteria for reinforced columns under axial load and biaxial bending. ACI Journal, 1960, vol. 57, pp. 481–490.
Monti G., Alessandri S. Assessment of RC columns under combined biaxial bending and axial load. International Concrete Federation Proceedings of the Second International Congress Naples. Italy, 2006, vol. 2, pp. 1–12.
Abakarov A., Pronina Y., Kachanov M. Symmetric arrangements of cracks with perturbed symmetry: extremal properties of perturbed configurations. International Journal of Engineering Science, 2022, vol. 171(4), no. 103617.
Abakarov A. M., Pronina Yu. G. On the effective elastic properties of a material with mutually perpendicular systems of parallel cracks. Vestnik of Saint Petersburg University. Applied Mathematics. Computer Science. Control Processes, 2022, vol. 18, iss. 1, pp. 111–119. https://doi.org/10.21638/11701/spbu10.2022.09
Загрузки
Опубликован
Как цитировать
Выпуск
Раздел
Лицензия
Статьи журнала «Вестник Санкт-Петербургского университета. Прикладная математика. Информатика. Процессы управления» находятся в открытом доступе и распространяются в соответствии с условиями Лицензионного Договора с Санкт-Петербургским государственным университетом, который бесплатно предоставляет авторам неограниченное распространение и самостоятельное архивирование.
