Конструктивные особенности сжатых железобетонных элементов

К центрально сжатым элементам условно относят: промежуточные колонны зданий и сооружений, верхние пояса ферм, загруженных по узлам, восходящие раскосы и стойки ферм. В действительности, по ряду причин (несовершенство геометрических форм элементов конструкций, отклонение их реальных размеров от проектных, неоднородности бетона и т.д.) происходит внецентренное сжатие со случайными эксцентриситетами. Сжатые элементы со случайными эксцентриситетами выполняют чаще квадратными или прямоугольными, реже круглыми, многогранными или двутавровыми. Размеры поперечного сечения квадратных и прямоугольных колонн назначают кратными 50мм, а при размере более 500мм кратными 100мм.

Монолитные колонны с поперечными менее 250мм применять не рекомендуется из-за сложности обеспечения необходимого качества бетонирования.

В условиях внецентренного сжатия находятся колонны одноэтажных производственных зданий, верхние пояса безраскосных ферм, стены прямоугольных в плане резервуаров, в том числе подземных. В них действуют М, N, Q.

Расстояние между продольной осью элемента и осью приложения сжимающей силы называется эксцентриситетом.

Для статически определимых конструкций значение эксцентриситета:

где еа – случайный эксцентриситет

Для статически неопределимых конструкций: , но не менее еа.

Случайный эксцентриситет принимается не менее 1/600 длины элемента или расстояние между его сечениями, закрепленными от смещения, и 1/30 высоты сечения. Кроме того, для конструкций, образуемых из сборных элементов, следует учитывать возможное взаимное смещение элементов, зависящее от вида конструкций, способа монтажа и т.п. (не менее 10мм)

Для сжатых элементов применяют бетон не ниже В15, а для сильно нагруженных - не менее В25. Диаметр стержней продольной арматуры колонн 12…40мм, класс арматуры А-III, класс поперечной арматуры А-III, A-II, A-I, B-I.

Армирование внецентренно сжатых стержней составляет 0,5…1,2% площади сечения элемента. Продольные стержни размещают в близи коротких граней поперечного сечения элемент: арматуру S с площадью сечения Аs у грани, более удаленной от сжимающей силы, а арматуру S/ с площадью сечения А/s у грани, расположенной ближе к продольной силе. Если площади сечения арматуры S и S/ одинаково, то армирование называют симметричным. Симметричное армирование предпочтительнее. Минимальная площадь сечения продольной арматуры S и S/ во внецентренно сжатых элементах принимается mmin = 0,1% при гибкости λ = l0 / i ≤ 17 (для прямоугольных сечений λ = l0 / h ≤ 5 ); принимается mmin = 0,25% при гибкости λ = l0 / i ≥ 87 (для прямоугольных сечений λ = l0 / h ≥ 25 ); для промежуточных значений mmin определяют по интерполяции.

Гибкость сжатых элементов принимается не более l £ 200, а для колонн зданий l £ 120. Рабочие стержни располагают как можно ближе к верхней поверхности элемента, толщина защитного слоя бетона должна быть не менее диаметра и не менее 20мм.

Колонны сечения до 400´400мм можно армировать четырьмя продольными стержнями. Наименьше расстояние между ними в свету допускается 50мм при вертикальном бетонировании, при горизонтальном бетонировании – 25мм для нижней и 30мм для верхней арматуры. Расстояние между продольными рабочими стержнями должно быть не более 400мм Расстояние между поперечными стержнями должна быть не более S ≤ 15d и не более 500мм. Диаметр поперечных стержней сварных каркасов должен удовлетворять условиям свариваемости, диаметр хомутов вязаных каркасов не менее 6 мм и не менее 0,25d (d -наибольший диаметр продольной арматуры). Толщина защитного слоя стержней поперечной арматуры не менее 15мм и не менее dw (диаметра поперечной арматуры).

Если насыщение продольной арматурой S/ >1,5%, то расстояние между поперечными стержнями не более 10d и не более 300мм.

В местах стыка каркасов на длине перепуска стержней должно быть не более 10d и не более 300мм.

При армировании внецентренно сжатых элементов плоскими сварными каркасами два крайних каркаса должны быть соединены один с другим для образования пространственного каркаса. Для этого у граней элемента, нормальных и плоских каркасов, должны ставится поперечные стрежни, привариваемые контактной точечной сваркой к угловым продольным стержням каркасов, или шпильки, связывающие эти стержни, на тех же расстояниях, что и поперечные стержни плоских каркасов.

Если крайние плоские каркасы имеют промежуточные продольные стержни, эти стержни не реже чем через 400мм по ширине грани элемента должны связываться с продольными стержнями, расположенными у противоположной грани, с помощью шпилек. При больших размерах сечения элемента рекомендуется устанавливать промежуточные плоские сварные сетки.

Конструкции вязаных хомутов должны быть такой, чтобы продольные стержни (по крайней мере через один) располагались в местах перегиба хомутов, а эти перегибы на расстоянии не более 400мм по ширине грани элемента. При ширине грани не более 400мм и числе продольных стержней у этой грани не более четырех допускается охват всех продольных стержней одним хомутом. Допускается независимо от ширины грани и числа стержней не располагать промежуточные стержни в перегибах хомутов, если эти стержни стоят от угловых стержней не далее чем на 15 dw.

На концах вязаных хомутов должны предусматриваться крюки.