Diagramma di interazione delle colonne / curva spiegata

Gli elementi verticali che fanno parte di un telaio di un edificio sono soggetti a carichi assiali combinati e momenti flettenti. Queste forze si sviluppano a causa di carichi esterni, come morto, vivere, e carichi di vento. In poche parole, un diagramma di interazione (o curva) visualizza le combinazioni del momento accettabile e delle capacità assiali di un elemento strutturale.

Di seguito è mostrata l'equivalenza tra un carico applicato eccentricamente e una combinazione carico-momento assiale. Supponiamo che una forza P sia applicata a una sezione trasversale a una distanza e (eccentricità) dal centroide. La forza eccentrica P può ora essere combinata con la forza P che agisce verso il basso al centroide e un paio di Pe, che è un momento puro.

La diversa posizione della forza assiale dal baricentro della sezione produce vari comportamenti di una colonna così come la distribuzione della sollecitazione nelle sezioni. Questi sono tracciati sulla curva di interazione M-N:

Esempio di un diagramma di interazione

1. Pura compressione assiale (punto A). Questo è il più grande carico di compressione assiale che la colonna può supportare.
2. Compressione con flessione minore (punto B). Questo è il caso di un grande carico assiale che agisce con una piccola eccentricità. La distribuzione delle tensioni diventa inclinata ma la sezione è ancora sotto compressione. Il fallimento si verifica schiacciando il calcestruzzo.
3. Controllo della compressione (punto C). Esistono sia la zona di compressione che la zona di tensione del calcestruzzo. L'acciaio è sottoposto a tensione. Il cedimento si verifica per schiacciamento del calcestruzzo sul lato di compressione, mentre la tensione nell'acciaio fs è inferiore alla tensione di snervamento fy.
4. Condizione equilibrata (punto D). Una condizione equilibrata si raggiunge quando la deformazione di compressione nel calcestruzzo è limitata e l'armatura a trazione raggiunge simultaneamente lo snervamento. Il cedimento del calcestruzzo si verifica contemporaneamente al cedimento dell'acciaio.
5. Controllo della tensione (punto E). Questo è il caso di un piccolo carico assiale con grande eccentricità, questo è, un grande momento. Al fallimento, la deformazione nell'acciaio di tensione è maggiore della deformazione di snervamento.
6. Flessione pura (punto F). La sezione, in questo caso, è soggetto a un momento flettente M, mentre il carico assiale è P = 0. Il cedimento si verifica come in una trave soggetta solo a momento flettente.
7. Pura tensione assiale (punto G). Questo è il più grande carico di trazione assiale che la colonna può supportare.

Per considerare questa curva SkyCiv considera il numero necessario di punti intermedi. Tipicamente, ci sono tre punti principali: massima tensione assiale (punto G), massima compressione assiale (punto A), e condizione equilibrata (punto D). Quindi vengono considerati i punti intermedi dalla condizione equilibrata alla massima tensione (punti D-G) e dalla condizione equilibrata alla massima compressione (punti D-A). Per calcolare tutti quei punti secondo i codici di progettazione, utilizzare le ipotesi successive:

1. Le deformazioni nel calcestruzzo e nell'acciaio sono proporzionali alla distanza dall'asse neutro
2. Devono essere soddisfatti l'equilibrio delle forze e la compatibilità delle deformazioni
3. La massima deformazione di compressione utilizzabile nel calcestruzzo è 0.003
4. La forza del calcestruzzo in tensione può essere trascurata
5. Il blocco di sollecitazione in calcestruzzo può essere considerato come una forma rettangolare

La resistenza della sezione trasversale di una colonna può essere determinata dalla geometria della sezione trasversale, i rapporti costitutivi del calcestruzzo e acciaio i rapporti costitutivi del. Per il calcolo dei punti intermedi della curva M-N che descrivono la forza della sezione lo SkyCiv utilizza un processo iterativo. I prossimi passi sono coinvolti in questo processo come per ACI codice:

Interpretazione della curva di interazione

Affinché la progettazione di una colonna sia considerata adeguata (sicuro), la combinazione di effetti di azione (M, P) deve essere inferiore alla combinazione dei punti di forza del progetto (M, P) dalla curva di interazione. Ciò significa che se la posizione della M,Il punto P sul diagramma è al di fuori della curva, è ritenuto non conforme a questo criterio e considerato non sicuro.

3Curve di interazione D nel software SkyCiv

Nel modulo di progettazione SkyCiv RC, SkyCiv utilizza sia l'asse maggiore che quello minore per calcolare il punto di equilibrio. Il modulo definisce il punto di intersezione con un diagramma di interazione 3D (punto verde nell'immagine sottostante). Le coordinate di questo punto forniscono le capacità assiali e di flessione della sezione.

 

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