Конструктивные особенности и общие расчетные положения

Сжатые железобетонные элементы – это, прежде всего колонны одноэтажных и многоэтажных промышленных и гражданских зданий (рис.6.1а,б), стойки эстакад, элементы рамных конструкций, ферм и др. Сжатые ж/бетонные элементы армируют продольной и поперечной рабочей арматурой. Прочность сечений сжатых элементов обеспечивается совместной работой сжатого бетона и продольной арматуры. Поперечная арматура предотвращает потерю устойчивости (выпучивание из плоскости) продольной арматуры от продольного изгиба. Небольшая величина предельной сжимаемости бетона при его разрушении от сжатия сдерживает развитие значительных напряжений в арматуре. Поэтому использование высокопрочных арматурных сталей в сжатых ж/бетонных элементах нецелесообразно.

Из материалов для сжатых ж/бетонных элементов могут быть рекомендованы тяжелые бетоны класса по прочности на сжатие В15, В20, В30, продольная стержневая арматура периодического профиля класса А300, А400 ø16-40мм, поперечная- класса А240, А300 ø8-14мм.

Для колонн промышленных зданий, особенно несущих нагрузки от мостовых электрических кранов, характерно их внецентренное загружение.

Поэтому подкрановые части колонн, расположенные ниже крановых консолей, проектируют с прямоугольными сечениями, развитыми в плоскости поперечных рам зданий. Армирование выполняется в виде плоских сварных или вязанных каркасов, которые объединяются в пространственные. Поперечные стержни (хомуты) устанавливаются с шагом не более 15d и не более 500мм, где d –диаметр продольной арматуры. Диаметр поперечных стержней принимают не менее 0,25 наибольшего диаметра продольной арматуры и не менее 6мм.

В сечении внецентренно сжатых элементов продольную арматуру размещают в соответствии с характером работы элемента согласно действию изгибающих моментов в близи крайних наиболее нагруженных волокон. При высоте сечения > 500мм и ширине сечения > 400мм  в середине высоты и ширины конструктивно устанавливают продольную арматуру ø12-14мм, придающую дополнительную жесткость арматурному каркасу.

 

Рисунок 6.1 Конструкции колонн промышленных(а) и гражданских(б)

зданий

 

Минимальные размеры b, h поперечных сечений сжатых ж/бетонных колонн должны быть такими, чтобы их гибкость λ= l /h≤ 120 как в плоскости действия момента, так и из плоскости его, l - расчетная длина элемента[1].

Сжатые ж/бетонные элементы, как правило, загружены внецентренно, т.е.

с эксцентриситетом е  приложения продольной сжимающей силы. При расчете элемента кроме эксцентриситета е  должен учитываться так же случайный эксцентриситет е от неучтенных факторов (например, неточности изготовления и монтажа конструкции), который должен суммироваться с е . Т.е. расчетный эксцентриситет е =е +е . Величину случайного эксцентриситета рекомендовано принимать не менее чем: 1/600L, 1/30h, 1см. Здесь L,h – соответственно длина элемента и высота его сечения.

Характер разрушения сжатых элементов зависит от величины е  и степени армирования, по аналогии с изгибаемыми элементами. При больших е в растянутой арматуре появляются напряжения Ϭ =R  и разрушение происходит по растянутой зоне, когда ζ ≤ ζ (1-й случай разрушения). При малых е сечение оказывается полностью сжатым, тогда разрушение начинается со сжатой зоны, ζ > ζ (2-й случай разрушения).