Mechanická odezva tlačených betonových sloupů se dvěma propojenými kruhovými spirálami

Abstract

Příčná výztuž kruhových sloupů, např. ve formě spirál, se po zatížení těchto sloupů jednoosým tlakem společně s betonem podílí na vzniku tzv. ovinutí, příčného tlakového napětí, které v betonu vyvolává trojosou napjatost. Takto ovinutý beton má mnohem vyšší tažnost a tlakovou pevnost. Zapojením více spirál, jejich různým půdorysným rozvržením a optimalizací geometrie lze dosáhnout nejen tvarové variability, ale i efektivnější úrovně ovinutí, a tím i úspornějšího návrhu. Proto jsou v současné době testovány sloupy s netradičním uspořádáním příčné výztuže označovaným jako multispirálové vyztužení. Tato bakalářská práce se zabývá mechanickou odezvou centricky tlačeného sloupu se dvěma navzájem se překrývajícími spirálami prostřednictvím numerické simulace metodou konečných prvků v programu OOFEM. Zkoumán je vliv výšky závitu spirály, velikost překrývající se oblasti a orientace vinutí výztuže (souhlasně, opačně vinuté). V úvodu je shrnuta teorie ovinutého betonu, následují výsledky z výpočetních modelů a v závěru je popsán experiment. Hlavním cílem práce je formulování jednoduchého vztahu pro stanovení maximální únosnosti sloupu se dvěma spirálami, který je inspirován existujícími vzorci a předpoklady z norem a literatury.

If a circular column reinforced by lateral reinforcements such as spirals is subjected to uniaxial compressive loading, interaction between concrete and the reinforcement invoke lateral pressure in concrete referred to as confinement which change the uniaxial stress state of concrete to triaxial. The confined concrete shows more ductile behaviour and enhanced compressive strength. More effective confinement can be achieved by incorporating multiple spirals into a complicated layout and optimize geometric parameters. Such an unconventional reinforcement layout is called multi-spiral reinforcement and represents a more economic design with better cross-sectional variability. This Bachelor's thesis deals with a mechanical response of compressed concrete columns with two interlocking circular spirals. The results are obtained from numerical simulations using OOFEM, finite element solver. Investigated parameters are the spiral pitch, the size of the overlapping area and orientation (aligned or opposite spin) of the spirals. First of all, confined concrete and appropriate literature are introduced. Secondly, numerical analysis and its results are presented followed by experiment results. The aim of this thesis is to design a simple formula to compute the compressive strength of a column with the presented reinforcement layout while respecting the structure of current standards and existing formulas.