KOMPOZICINĖS KOLONOS

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) |

|žymėjimas) | | | |

|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 |

|[kN/mm2] | | | | | | | |

Lentelė 2: Būdingas cilindrinis stiprumas fck ir vidutinės sekanto (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 |

|klasės | | | |

|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 |

|vamzdžiai rib d/t | | | |

| Betonu užpildyti |52 |42 |42 |

|stačiakampiai tuščiaviduriai | | | |

|profiliai | | | |

|rib h/t | | | |

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

|rib b/tf | | | |

Lentelė 4: Ribiniai sienos dydžio ir sienos santykiai sienai, kurios 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)

su

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

NSd normalinė projektinė jėga

Plastinė normalinė jėga šiems skersiniams pjūviams gali būti nustatoma iš:

su 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.

Jei ekscentricitetas e viršija vertę d / 10 ar santykinio liaunumo λ vertę

0.5, turi būti taikomi η1 = 0 ir η2 = 1.0.

5.2 Konstrukcijos dalių atsparumas

Kiekvienai iš pagrindinių kolonos lenkimo ašių turi būti patikrinta, ar:

NSd ≤ χ * Npl.Rd

(19)

kur:

Npl.Rd yra skersinio pjūvio atsparumas ašinei jėgai ( skyrelis 5)

χ yra atitinkamo įlinkio kreivės mažinimo koeficientas

Pav. 3 parodo Europos įlinkio kreives kompozicinėms kolonoms:

kreivė a betonu užpildytiems tuščiaviduriams profiliams

kreivė b dalinai ir visiškai padengtiems betonu I – profiliams su lenkimu apie stiprią plieno profilio ašį

kreivė c dalinai ir visiškai padengtiems betonu I – profiliams su lenkimu apie silpną plieno profilio ašį

Šios kreivės taip pat gali būti aprašytos lygybėmis:

χ = 1 / ( Φ + √ Φ2 – λ2 )

(20)

su

Φ = 0.5 * [ 1 + α * ( λ – 0.2 ) + λ2 ]

(21)

Koeficientas α 21 lygybėje įskaičiuojamas dėl įvairių trūkumų prielaidų skersiniams pjūviams, atitinkamai skirtingoms įlinkių kreivėms (6 lentelė).

Mažinantieji koeficientai χ gali būti randami 7 lentelėje ir tarpiniai koeficientai gali būti randami interpoliuojant.

|Europinės įlinkio |a |b |c |

|kreivės | | | |

|Trūkumo koeficientas |0.21 |0.34 |0.49 |

|α | | | |

Lentelė 6: Trūkumo koeficientas α įlinkio kreivėms pagal Eurocode 3

|______ |χ įlinkių kreivei |

|λ | |

| |a |b |c |

|0.0 |1.0000 |1.0000 |1.0000 |

|0.2 |1.0000 |1.0000 |1.0000 |

|0.3 |0.9775 |0.9641 |0.9491 |

|0.4 |0.9528 |0.9261 |0.8973 |

|0.5 |0.9243 |0.8842 |0.8430 |

|0.6 |0.8900 |0.8371 |0.7854 |

|0.7 |0.8477 |0.7837 |0.7247 |

|0.8 |0.7957 |0.7245 |0.6622 |

|0.9 |0.7339 |0.6612 |0.5998 |

|1.0 |0.6656 |0.5970 |0.5399 |

|1.1 |0.5960 |0.5352 |0.4842 |

|1.2 |0.5300 |0.4781 |0.4338 |

|1.3 |0.4703 |0.4269 |0.3888 |

|1.4 |0.4179 |0.3817 |0.3492 |

|1.5 |0.3724 |0.3422 |0.3145 |

|1.6 |0.3332 |0.3079 |0.2842 |

|1.7 |0.2994 |0.2781 |0.2577 |

|1.8 |0.2702 |0.2521 |0.2345 |

|1.9 |0.2449 |0.2294 |0.2141 |

|2.0 |0.2229 |0.2095 |0.1962 |

Lentelė 7: Mažinantysis koeficientas χ Europinėms įlinkių kreivėms, pagal

/3/

[pic]

Pav. 3: Europinės įlinkių kreivės, pagal Eurocode 3

5.3 Santykinis liaunumai ir standumai

Santykinis kolonos, veikiamos ašine jėga, liaunumas apkrovos laikomajai galiai gaunamas iš:

λ = √ Npl.R / Ncr

(22)

kur

Npl.R yra skersinio pjūvio atsparumas normalinei jėgai, pagal lygybes 12, 14, atitinkamai su γa = γc = γs = 1.0 ir

Ncr yra kolonos elastinė lenkimo apkrova.

Ncr = ( (E * I )e * π2 ) / l2

(23)

su

( E * I )e naudingasis lenkimo standumas ir l kolonos įlinkio ilgis.

Kolonos įlinkio ilgis gali būti apibrėžiamas pagal Eurocode 3. Atskiroms kolonoms nesvyruojančiose sistemose, kolonos ilgis gali būti pritaikomas įlinkio ilgiui.

Naudingasis lenkimo standumas apibrėžiamas paprastai, kaip plastiškasis atsparumas skersinio pjūvio normalinei jėgai, pridedant atskirus komponentus:

(E * I )e = Ea * Ia + 0.8 * Ecd * Ic + Es * Is

(24)

kur

Ia, Ic ir Is yra inercijos momentai plotams atitinkamai konstrukciniam plienui, betonui (čia priimamas kaip nesupleišėjęs) ir armavimui atitinkamai lenkimo ašiai,

Ea ir Es yra standumo moduliai konstrukciniam plienui ir armatūrai, ir

0.8 * Ecd * Ic yra naudingasis betono dalies lenkimo standumas.

Ecd = Ecm / γc

(25)

su

Ecm kirstinės betono modulis, pagal Eurocode 2, atitinkamai 2 lentelė.

Medžiagos saugumas γc gali būti sumažintas naudingojo lenkimo standumo apibrėžimui iki γc = 1.35, pagal Eurocode 2.

Plonoms kolonoms ilgalaikės betono elgsenos įtaka (valkšnumas ir susitraukimas) laikomajai galiai turi būti apibrėžtas.

Jei normalinės jėgos ekscentricitetas, pagal 13 lygybę, yra daugiau nei dvigubai didesnis už atitinkamą skersinio pjūvio dimensiją, reikia atsižvelgti į valkšnumą ir susitraukimą.

Tai taip pat galioja, jei santykinis liaunumas ( yra mažesnis nei ribinė vertė, pateikta 8 lentelėje.

Valkšnumo ir susitraukimo įtakos gali būti paisoma paprastau betono standumo modulio pakeitimu iš Ecd į EC:

Ec (Ecd * (1 – 0.5 * ( NG.Sd / NSd )

(26)

kur

NSd yra projektinė normalinė jėga ir

NG.Sd yra ilgalaikė veikianti jos dalis.

| |Sutvirtintos ir |Nesutvirtintos ir |

| |nesiūbuojančios |siūbuojančios |

| |sistemos |sistemos |

|Betonu padengtas |0.8 |0.5 |

|skerspjūvis | | |

|Betonu užpildytas |0.8 / 1 – ( |0.5 / 1 – ( |

|skerspjūvis | | |

Lentelė 8: Ribinės ( vertės valkšnumui ir susitraukimui įvertinti

Koeficientas ( simbolizuoja konstrukcinio plieno indėlį į plastinės normalinės jėgos laikomąją galią (leistinoji apkrova). Betonu užpildytiems skersiniams pjūviams ribinės vertės taikomos tik betoninei daliai ( 1 – (

( ( ( Aa * fyd ) / ( Npl.Rd )

(27)

6. Projektavimas gniuždymui ir tempimui

6.1 Bendrai

Projektavimas gniuždymui bei lenkimui atliekamas sekančiais žingsniais:

Kompozicinė kolona tiriama atskirai nuo sistemos. Taip darant, priimami galutiniai momentai, kurie gaunami iš sistemos, kaip visumos analizės. Šie galutiniai momentai taip pat gali būti apibrėžti antrąja visos sistemos analizės teorija , pagal atitinkamus reikalavimus. Poveikio rezultatai apibrėžiami galutiniais momentais bei galimomis horizontaliomis jėgomis, per visą kolonos ilgį, kaip ir normalinės jėgos atveju. Liaunų kolonų atveju tai turi būti atliekama atsižvelgiant į antrosios teorijos padarinius. Supaprastintame metode, pateiktame Eurocode 4 , turi būti atsižvelgta į trūkumus, poveikio padariniuose kolonai analizėje. Į juos atsižvelgiama apibrėžiant atsparumą.

Kolonos atsparumas gniuždymui ir lenkimui apibrėžiamas skersinio pjūvio sąveikos kreive. Į šlyties jėgų įtaką gali būti atsižvelgta sąveikos kreivėje.

6.2 Analizė lenkimo momentams

Analizės lenkimo momentams, atitinkamai pagal antrąją teoriją, gali būti nepaisoma

sutvirtintoms ir nesiūbuojančioms sistemoms, jei kolonos liaunis (

skaičiuojamas:

( ≤ 0.2 * ( 2 – r )

(28)

kur r yra mažesniojo ir didesniojo galutinių momentų santykis (pav. 4)

[pic]

Pav. 4: Galutinių momentų santykis r

Skersinei apkrovai per visą kolonos ilgį r ( 1.

Linkio standumas, kuris būtinas sekančiai antrosios teorijos analizei, gali būti apibrėžtas 24 lygybe.

Supaprastintu būdu, momentas, atitinkamai pagal antrąją teoriją, gali būti suskaičiuojamas dauginant maksimalų pirmąjį pagal eilę lenkimo momentą su koeficientu k:

k ( ( / ( 1 – NSd / Ncr ) ≥ 1.0

(29)

kur

NSd yra projektinė normalinė jėga

Ncr yra kritinė apkrova, pagal 23 lygtį su l lygiam kolonos ilgiui ir

( yra momento koeficientas, pagal 30 lygybę.

Kolonoms, apkrautoms skersine apkrova per visą kolonos ilgį, β dydis turi būti priimamas lygus 1.0. Teoriniams galutiniams momentams ( gali būti skaičiuojamas iš:

( ( 0.66 + 0.44 * r bet

( ≥ 0.44 (30)

su r atitinkamai 4 pav.

6.3 Projektavimo principas

59 paveikslas parodo patikrinimo principą. Visų pirma, kompozicinės kolonos, veikiamos ašinio gniuždymo, laikomoji galia turi būti apibrėžta pagal 5 skyrelį. Ši laikomoji galia yra atstovaujama dydžio (. Lygyje (

momentui (k vertė gali būti išskaityta iš sąveikos kreivės, kuri yra sudaryta kaip kolonos defektų reikšmė.

[pic]

Pav. 5: Projektavimo procedūra gniuždymui ir neašiniam lenkimui

Šių defektų įtaka priimama kaip faktorius, mažinantis linijinį ryšį dydžiui (n Veikiančiai normalinei jėgai (d ( NSd / Npl.Rd lieka momento koeficientas (, priimant atitinkamus lenkimo momentus. Tam užtikrinti turi būti išpildyta 31 lygybė.

Mmax.Sd ≤ 0.9 * ( * Mpl.Rd

(31)

Tam tikrose sąveikos kreivės vietose normalinė jėga didina atsparumą lenkimui (( > 1.0). Dydžio ( vertė turi būti apribota iki 1.0, jei lenkimo momentas ir normalinė jėga nepriklauso vienas nuo kito.

Dydis (n priimamas dėmesin todėl, kad defektai ir lenkimo momentas ne visada kartu palankiai veikia. Galutiniams momentams taikoma 32 lygybė.

7. Kolonų su nesimetriniais pjūviais (dalimis) projektavimas

Metodas, pateiktas /6/ taikytinas nesimetriniams pjūviams (dalims).

Supaprastintas metodas, skirtas pjūviams (dalims), kurie neturi jokios simetrijos ašies, kol kas nėra dispozicijoje. Dėl skirtingos betono ir plieno medžiagų elgsenos monosimetriuose pjūviuose (dalyse) atsiranda papildoma svarbi ašis. 14 pav. Parodo elastinę centrinę pjūvio (dalies)

ašį, apibrėžtą naudojant komponentų standumą ir plastinę centrinę ašį, apibrėžtą skirtingų medžiagų stipriais. Plastinė centrinė ašis yra įtempimų platinimo, esant grynam gniuždymui, centras. Dvigubai simetriškiems pjūviams, pagal 1 pav., šios ašys yra tokios pačios, atitinkamai vidurinei linijai.

[pic]

Pav. 14: Vienasimetriško skersinio pjūvio ašys

Kaip ir bendrose projektavimo problemose elastinė centrinė ašis yra santykinė ašis vidinėms jėgoms., ši ašis taip pat pasirenkama ir kompozicinių kolonų su vienasimetriškais pjūviais projektavimui.

Supaprastintas metodas labai artimai siejasi su supaprastintu metodu, skirtu simetriniams pjūviams. Santykinio liaunio nustatymui , pagal 22

lygybę, pjūvio įlinkių ir vidinių jėgų standumo skaičiavimas turi būti apibrėžtas naudojant elastinę centrinę ašį. Tuomet projektavimas ašinio gniuždymo atveju gali būti atliekamas pagal 5.2 skyrelį, tačiau naudojant

Europinę įlinkių kreivę d. Šiai kreivei d koeficientas α, lygybėje 21, lygus 0.76.

Projektavimui, esant derininio gniuždymo ir lenkimo atveju, papildomas ekscentricitetas epl, pagal 65 lygybę, turi būti priimtas dėmesin, kas yra atstumas tarp elastinės ir plastinės centrinės ašies.

Projektavimas tuomet vykdomas pagal 66 lygybę. Papildomo momento, sukelto ekscentriciteto epl, vertė turi būti priimta absoliučiai taip, kad galutinis momentas padidėja.

│MSd│ + │NSd e pl│ ≤ 0.9 * μ Mpl.Rd

(66)

Vykdant derininį gniuždymo ir neašinio lenkimo projektavimą turi būti atsižvelgta į tai, jog skersinio pjūvio nesimetrinės ašies sąveikos kreivė yra kitokia momentams su teigiamu ar neigiamu ženklu (pav. 15).

Projektavimo esmės apibrėžimas yra dar sunkesnis. Be to, metodas sąveikos kreivei apibrėžti, kaip apibūdinta skyrelyje, netaikytinas monosimetriniams pjūviams.

[pic]

Pav. 15: Išbaigta vienasimetrinio pjūvio sąveikos kreivė

Supaprastinto metodo pritaikymas vienasimetriniams pjūviams yra apribojamas elastinės centrinės ašies iki vidurinės linijos ekscentricitetu, ne didesniu nei h/10, kur h yra bendras pjūvio, esančio prieš lenkimo ašį, gylis.

Bendrose projektavimo problemose nesimetriškumas atsirasti dėl skirtingų armatūros kiekių pjūvio tempimo ir gniuždymo zonose ar dėl kokios nors skylės, kuri gali būti būtina vamzdžiams ar panašiai. Daugumoje šių atvejų inžinierius gali naudoti supaprastintą simetrinių pjūvių projektavimo modelį, pjaudamas vienasimetrinį pjūvį į vieną simetrinį projektavimui.

8. Santrauka

Šis dokumentas suderintas su kompozicinių kolonų, veikiamų ašinio gniuždymo ir derininio gniuždymo bei lenkimo, supaprastintu projektavimo modeliu.

Skersiniai pjūviai įprastai yra simetriniai apie abi pagrindines ašis.

Kompozicinių kolonų su monosimetriniu skersiniu pjūviu projektavimas taip pat trumpai pristatytas. Supaprastintas projektavimo metodas veikia pridedant pjūvio komponentų galias. Šis metodas gali būti projektavimo metodo bazė projektuoti ugnies veikiamoms kolonoms, nes labai lengva nupjauti dali nuo pjūvio, kuris galėjo sugriūti nuo karščio poveikio.

Supaprastinto konstrukcijų, veikiamų ugnies, projektavimo vystymas yra vienas iš ateities užduočių, vykdomų kompozicinių kolonų srityje.

9. Literatūra

1. R. Bergmann „Composite columns“, 1996, IABSE Ciurich, 40 p.