Determination of the load-bearing capacity of reinforced concrete columns

Abstract

Abstract. Reinforced concrete structures, when properly maintained, are reliable and retain their original (design) characteristics throughout the entire life of the building. Even after dismantling, they can be reused, provided that their load-bearing capacity has been verified beforehand. The load-bearing capacity of existing building structures must also be determined during the reconstruction of buildings and structures, their superstructure, changes in the structural design, increases in payload due to the modernization of technological processes, changes in the purpose of the facility, for quality control of the completed building structure, etc. The aim of the study is to develop an algorithm for calculating the load-bearing capacity of reinforced concrete columns operating with random eccentricities, based on a deformation model. Reinforced concrete columns are considered as eccentrically compressed elements with random or calculated eccentricities, operating according to the first or second form of equilibrium. The paper presents cross-section diagrams, deformation distribution, stress diagrams, and formulas for determining the load-bearing capacity of reinforced concrete columns under various possible conditions of compressive force application and corresponding deformations in the cross-sections of eccentrically compressed elements. An algorithm has been developed for calculating the stability of reinforced concrete columns operating with random eccentricities. All initial data are obtained as a result of instrumental inspection of existing structures, using normative literature. The load- bearing capacity of the reinforced concrete column on the first floor of a public building scheduled for reconstruction with the addition of a third floor was determined using a specially developed algorithm. This value is compared with the calculated compressive load according to the reconstruction project, and a conclusion is made about the adequacy of the load-bearing capacity or the need to reinforce the column.Залізобетонні конструкції, за умов належної експлуатації, надійні і зберігають свої початкові (проєктні) характеристики протягом усього терміну існування будівлі. Навіть після демонтажу їх можна використовувати повторно, встановивши попередньо їх тримку здатність. Визначати тримку здатність існуючих будівельних конструкцій доводиться і при реконструкції будівель та споруд, їх надбудові, зміні конструктивної схеми, збільшенні корисного навантаження внаслідок модернізації технологічних процесів, зміни призначення об’єкту, для контролю якості виконаної будівельної конструкції тощо. Завданням дослідження є розробка алгоритму розрахунку тримкої здатності залізобетонних колон, що працюють з випадковими ексцентриситетами, в основу якого покладена деформаційна модель. Залізобетонні колони розглядають як позацентрово стиснуті елементи з випадковими або розрахунковими ексцентриситетами, що працюють за першою або за другою формою рівноваги. У роботі наведено схеми перерізів, розподіл деформацій, епюри напружень, формули для визначення тримкої здатності залізобетонних колон за різних можливих умов прикладання стискувальної сили і відповідних деформацій у перерізах позацентрово стиснутих елементів. Складено алгоритм для розрахунку тримкої здатності залізобетонних колон, що працюють з випадковими ексцентриситетами. Усі вихідні дані отримують в результаті інструментального обстеження існуючих конструкцій, з використанням нормативної літератури. За складеним алгоритмом встановлено несучу здатність залізобетонної колони першого поверху громадської будівлі, запланованої до реконструкції з добудовою третього поверху. Це значення порівнюють з величиною розрахункового стискуючого навантаження згідно проєкту реконструкції і роблять висновок про достатність тримкої здатності або про необхідність підсилення колони.