Железобетонные конструкции. Колонны. Типы сечений. Основы конструирования

К центрально-сжатым элементам условно относят: промежуточные колонны в зданиях и сооружениях, верх­ние пояса ферм, загруженных по узлам, восходящие рас­косы и стойки решетки ферм (рис. IV.I), а также неко­торые другие конструктивные элементы! В действитель­ности, из-за несовершенства геометрических форм эле­ментов конструкций, отклонения их реальных размеров от назначаемых по проекту, неоднородности бетона и других причин обычно центральное сжатие в чистом ви­де не наблюдается, а происходит внецентренное сжатие с так называемыми случайными эксцентриситетами.

По форме поперечного сечения сжатые элементы со случайным эксцентриситетом делают чаще всего квад­ратными или прямоугольными, реже круглыми, много­гранными, двутавровыми.

Размеры поперечного сечения колонн определяют расчетом. В целях стандартизации опалубки и арматур­ных каркасов размеры прямоугольных колонн назнача­ют кратными 50 мм, предподчтительнее кратными 100 мм.

Чтобы обеспечить хорошее качество бетонирования, монолитные колонны с поперечными размерами менее 25 см к применению не рекомендуются.

В условиях внецентренного сжатия находятся колон­ны одноэтажных производственных зданий, загружен­ные давлением от кранов,верхние пояса безраскосных ферм,стены прямоугольных в плане подземных резервуаров, воспринимающие боко­вое давление грунта или жидкости и вертикальное да­вление от покрытия.В них действуют сжи­мающие силы N и изгибающие моменты М.

Расстояние между направлением сжимающей силы и продольной осью элемента называется эксцентрисите­том. В общем случае в любом месте элемента статически определимых конструкций значение эксцентриситета оп­ределяют по выражению

e₀^M/N + e_a,

где е_а — случайный эксцентрицитет (подробнее см. § IV.2). Для эле­ментов статически неопределимых конструкций принимается е₀ = —MjN, но не менее е_а.

Поперечные сечения внецентренно сжатых элементов целесообразно делать развитыми в плоскости действия момента.

Для сжатых элементов применяют бетон классов по прочности на сжатие не ниже В15, для сильно загружен­ных не ниже В25.

Колонны армируют продольными стержнями диамет­ром 12—40 мм (рабочая арматура) преимущественно из горячекатаной стали класса А-Ш и термомеханически упрочненной Ат-ШС, а также поперечными стержнями из горячекатаной стали классов А-Ш, А-П, A-I и про­волоки класса B-I Продольную и попереч­ную арматуру сжатых со случайными эксцентриситета­ми и внецентренно сжатых элементов объединяют в пло­ские и пространственные каркасы, сварные или вязаные

Насыщение поперечного сечения продольной армату­рой элементов, сжатых со случайными эксцентриситета­ми, оценивают коэффициентом \i по формуле (III.12) или процентом армирования (значения в 100 раз боль­ше), где под A_s подразумевается суммарная площадь сечения всех продольных стержней.

В практике для сжатых стержней обычно принимают армирование не более 3 %.

Во внецентренно сжатых элементах с расчетными эксцентриситетами продольные стержни размещают вблизи коротких граней поперечного сечения элементаРабочие стержни в поперечном сечении колонны раз­мещают возможно ближе к поверхности элемента с со­блюдением минимальной толщины защитного слоя щ, которая по требованиям нормативов должна быть не ме­нее диаметра стержней арматуры и не менее 20 мм (см. рис. IV.3).

Колонны сечением до 40X40 см можно армировать четырьмя продольными стержнями,чтосоответствует наибольшему допустимому расстоянию между стержнями рабочей арматуры; наименьшее рас­стояние между ними в свету допускается 50 мм, если стержни при бетонировании расположены вертикально, а при горизонтальном расположении 25 мм для нижней и 30 мм для верхней арматуры, и при всех случаях не менее размера наибольшего диаметра стержня. При рас­стоянии между рабочими стержнями более 400 мм сле­дует предусматривать промежуточные стержни по пери­метру сечения элемента с тем, чтобы расстояние между продольными стержнями не превышало 400 мм.

Поперечные стержни ставят без расчета, но с соблю­дением требований норм. Расстояние между ними (по условию обеспечения продольных стержней от бокового выпучивания при сжатии) s (см. рис. IV.3) должно быть при сварных каркасах не более 20d, при вязаных — I5d, но не более 500 мм (здесь d — наименьший диаме'тр продольных сжатых стержней). Расстояния s округля­ют до размеров, кратных 50 мм.

Диаметр поперечных стержней d_w в сварных карка­сах должен удовлетворять условиям свариваемости Диаметр хомутов вязаных каркасов должен быть не менее 5 мм и не менее 0,25d, где d — наиболь­ший диаметр продольных стержней. Толщина защитного слоя поперечных стержней a_w должна быть не менее 15 мм.

25 Железобетонные конструкции. Основы расчета изгибаемых, внецентренно растянутых элементов

Расчет ж/бконстр производят по трем предельным состояниям:

1) по несущей способности (1-е пред сост) на прочность с учетом продольн изгиба и с проверкой устойчивости формы констр-ций и на выносливость для конструк-й, находящихся под воздействием многократно повторяющейся подвижной или пульсирующей нагрузки;

2) по деформациям (2-е пред-е сост-е)- для конструкций, величина деформаций которых может ограничить возможность их эксплуатации;

3) по образованию или раскрытию трещин (3-е пред сост) – для конструкций, в которых по условиям эксплуатации не допускается образование трещин или раскрытие образовавшихся трещин должно быть ограничено.

Внецентр-но сжатыми называют такие ж/б элементы, у которых линия действия внешней продольной сжимающей силы не совпадает с линией действия равнодействующей предельных сжимающих усилий равномерно сжатого сечения.Внец-ное сжатие практически соответствует одновременному воздействию центрально приложенной сжимающей продольной силы N и изгибающего момента М=N_e где e₀ -эксцентриситет продольной силы N относительно равнодействующей всех внутренних сил в рассматриваемом сечении при центр-ом сжатии. (Стойки каркасов зданий, стойки рам, арки,своды). Сущ-ют 2-а случая работы внец-но сжатых Эл-тов:

1-ый –когда разрушение Эл-та начинается с растянутой зоны при достижении арматурой предела текучести. 2-й – при разрушении Эл-та по сжатой зоне при достиж-и бетоном предел-госопрот-я на сжатие ранее появления в растянутой арматуре предела текучести.

Внецентр-но растянутыми называют такие ж/б элементы, у которых линия действия внешней продольной растягивающей силы не совпадает с линией действия равнодействующей внутренних усилий центрально растягиваемого сечения. Внец-е раст-е можно представить как одновременное действие центрально приложенной растягивающей продольной силы N и изгибающего момента М=N_e где e₀ -эксцентриситет продольной силы N относительно равнодействующей всех внутренних сил в рассматриваемом сечении при центр-ом растяж-ии. (Затяжки арок и нижние пояса ферм с подвесным потолком, диафрагмы длинных оболочек и складок, ригели рам, стенки резервуаров, силосов, бункеров, автоклавов). В зависимости от положения продольной силы различ 2 случая работы внец-но растян-ых эле-ов: с большими и малыми эксцентриситетами приложения продольной силы.

1-й случай внец-горастяж-я (больших эксцент-тов) имеет место, когда внешняя растягивающая сила приложена за пределами расстояния между равнодействующими усилий в арматуре А и А^/_, т.е. при е≥z_a

2-й случай (малых эксцент-тов) имеет место, когда внешняя растягивающая сила приложена в пределах расстояния между равнодействующими усилий в арматуре А иА^/, т.е. при е<z_a. Здесь е – расстояние от рас тягивающей силы N до равнодействующей усилий в арматуре А^/.

Расчет на изгиб СМ. СНиП ЖБ п.3,15-3,18

.