Конструктивные особенности внецентренно-сжатых элементов

В железобетонных конструкциях все сжатые элементы рассчитываются как внецентренно-сжатые. Это обусловлено тем, что кроме фактического эксцентрицитета присутствует случайный эксцентрицитет, ввиду несовершенства его геометрических форм, отклонение фактических размеров сечений от проектных, неоднородности бетона. При приложении сжимающей силы по оси элемента учитывают только случайный эксцентрицитет и элемент можно рассматривать как центрально-сжатый. К таким элементам относят промежуточные колонны в зданиях и сооружениях, верхние пояса ферм при отсутствии внеузловой нагрузки, сжатые стойки и раскосы ферм и др.

Колонны и стойки при центрально нагруженные назначают обычно квадратного сечения, иногда прямоугольного. При значительных эксцентрицитетах поперечное сечение колонн принимают прямоугольным с большей стороной в направлении расположения эксцентрицитета; по форме сечения могут быть также двутавровыми или тавровыми. В целях стандартизации сечения колонн назначают кратными 50 мм. Минимальное сечение сборных колонн жилых и общественных зданий допускается 200×200 мм, промышленных 300×300 мм, монолитные колонны рекомендуются с поперечным сечением не менее 250 мм Бетон для колонн применяют не ниже марки М200, а для сильно загруженных не ниже М300. Колонны армируют продольными стержнями диаметром не менее 12 мм, стали класса А-II или А-Ш и поперечными стержнями (или хомутами) из стали класса A-I или холоднотянутой проволоки класса B-I.

При проектировании внецентренно-сжатых колонн надо (соблюдать следующие конструктивные требования:

• -размеры сечений должны быть такими, чтобы их гибкость в любом направлении не превышала 120
• -толщина защитного слоя бетона должна быть не менее диаметра продольной арматуры и не менее 20 мм, а при применении в колоннах с жестким каркасом в качестве продольных стержней полосовой, угловой или фасонной стали — не менее 50 мм;
• -расстояние между вертикальными стержнями арматуры в свету, если они при бетонировании расположены вертикально, должно быть не менее 50 мм, а при горизонтальном или наклонном расположении — не менее 25 мм для нижней арматуры и 30 мм для верхней арматуры; кроме того, во всех случаях это расстояние принимают не менее наибольшего диаметра стержней; поперечные стержни или хомуты ставят без расчета, но с соблюдением установленных нормами указаний: при ширине грани колонны не более 400 мм и числе продольных стержней не более четырех проектируют плоские сварные каркасы без дополнительных стержней или одиночные хомуты; при ширине грани более 400 мм или наличии более четырех продольных стержней на одной грани вводят конструктивно дополнительные стержни или ставят двойные хомуты; вместо двойного хомута допускается ставить соединительные шпильки; перегибы хомутов располагают на расстояниях не более 400 мм по ширине грани элемента.

Расстояние между поперечными стержнями (хомутами) для предотвращения бокового выпучивания продольных стержней при сжатии принимают не более 15d при вязаных каркасах и не более 20d при сварных каркасах и не более 500 мм, где d — наименьший диаметр продольных сжатых стержней. В колоннах, где насыщение продольной арматурой составляет более3%, хомуты ставят на расстояниях не более 10d и не более 300 мм.

Диаметр поперечных стержней в сварных каркасах: при диаметре продольных стержней 14—20 мм принимают 5—6 мм, при диаметре 22—25 мм — 8 мм, при диаметре 28—32 мм — 10 мм, при диаметре 36—40 мм — 12 мм (см. табл. 2 прил. III). Диаметр хомутов в вязаных каркасах должен быть не менее 5 мм и не менее 0,25d, где d — наибольший диаметр продольных стержней; обычно принимают хомуты из проволоки класса A-I Диаметром 6—8 мм.

Закладные металлические детали не должны выступать за плоскость граней элемента; их надо приваривать Расчет внецентренно-сжатой колонны Задание на проектирование.

Требуется запроектировать сборную крайнюю внецентренно-сжатую колонну прямоугольного сечения для промышленного одноэтажного цеха, оборудованного мостовыми кранами среднего режима работы грузоподъемностью 30 т. Пролет цеха 24, м, шаг колонн 6 м. консоль на отметке +6500мм. Подкрановые балки железобетонные высотой 800 мм. Ферма металлическая высотой 2000 мм. Район строительства II по весу снегового покрова и II по скоростным напорам ветра.

Решение.

Определение нагрузок, действующих на колонну: длительно действующих — от собственного веса покрытия, ферм, стеновых панелей и заполнения оконных проемов (500 Н/м2), собственного веса колонны; кратковременных—снеговой, крановой, ветровой. Далее подсчитывают нагрузки на колонны как для элементов поперечной рамы промышленного одноэтажного здания с крановыми нагрузками.

Расчетная схема поперечника с действующими нагрузками показана на рисунке. Для подсчета собственного веса колонн предварительно принимаем размеры сечений, аналогичные типовым: колонны крайнего ряда—в надкрановой части b/h2 = 40×38 см, в подкрановой части b = 40 см>H1/25=650/25=26см, h1 = 60 > 1/12H1 = 650/12 =54 см.

Моменты инерции сечений колонн: крайней колонны— верхняя часть I2=40· 383/12= 183· 103 см4, нижняя часть I1=40· 603/12 = 723· 103 см*, отношение n= I1/ I2 = 723· 103/183·103=4.

Относительные жесткости колонн рамы: крайняя колона подкрановая часть — I1=723· 103/183·103=4; радкрановая часть — I2=1.