Общие сведения о железобетонных колоннах

Расчет железобетонных элементов по предельным состояниям. Общие положения.

Железобетонные конструкции, как и все строительные конструкции, выполненные из других материалов должны удовлетворять требованиям расчета по предельным состояниям первой и второй групп (по потере несущей способности и непригодности к нормальной эксплуатации), то есть расчетами должны быть исключены все возможные негативные для конструкции явления.

Наиболее нежелательными явлениями для железобетонных конструкций являются следующие:

1) Разрушение конструкций частично или полностью;

2) Потеря устойчивости формы 1-я гр. предельных состояний

конструкции;

3) Потеря первоначального (проектного)

положения конструкции;

4) Появление трещин в конструкции и их развитие;

5) Появление прогибов в конструкции; 2-я гр. предельных состояний

6) Колебания конструкции и др.

Стоит отметить, что расчет конструкций, позволяющий исключить вышеуказанные явления производиться как для стадии эксплуатации (учитываются воздействия и силовые факторы возникающие в процессе работы конструкции), так и для стадии изготовления конструкции (в этом случае учитывается ряд факторов в том числе и выбранный), стадии транспортирования (учитывается способ перемещения и доставки), стадии возведения (учитывается вид монтажного устройства, особенности строповки элемента и др.).

Наиболее ответственным и важным расчетом является расчет железобетонных элементов по первой группе предельных состояний, который предостерегает от аварийных ситуаций опасных для жизни людей. Но не менее важным моментом при расчете и проектировании строительных конструкций из железобетона является подбор нужного материала конструкции (конструкционный материал) и геометрических параметров конструкции (площадь поперечного сечения). Учет этих важнейших положений позволяет создавать строительные конструкции для современных зданий отвечающих не только требованиям надежности и прочности, но и экономичности в плане материалоёмкости, трудоемкости, эксплуатации.

Современные здания значительно отличаются от своих предшественников не только архитектурно-планировочными характеристиками, но и конструктивными схемами, способами и технологиями их возведения. В современном строительстве все чаще используется железобетон, позволяющий создавать практически любые здания с высокими потребительскими качествами.

ГЛАВА II. РАСЧЕТ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОЛОНН

Железобетонные колонны находятся в состоянии сжатия. Сжатые элементы можно разделить на центрально сжатые и внецентренно сжатые. Центрально-сжатыми элементами называют элементы нагрузка на которые действует таким образом, что центр тяжести сечения совпадает с линией действия нагрузки. Такой вид сжатия в чистом виде практически не наблюдается и считается относительно условным. Более частым случаем сжатия является внецентренное.

В условиях центрального сжатия находятся промежуточные колонны в зданиях и сооружениях, верхние пояса ферм, загруженных по узлам, восходящие раскосы и стойки ферменной решетки и другие элементы. В условиях внецентренного сжатия находятся крайние колонны каркасных зданий, верхние пояса раскосных ферм, стены прямоугольных в плане подземных резервуаров, воспринимающих боковое давление. В таких элементах появляются сжимающие силы, поперечные силы и изгибающие моменты.

Рассмотрим наиболее стандартный пример сжатого элемента – колонну. Их используют как опорные элементы при возведении зданий и применяют при сооружении каркасов зданий вместе с прогонами, ригелями и другими деталями. Колонны выполняют круглого, квадратного и прямоугольного сечения.

Железобетонные колонны, как и все железобетонные элементы, состоят из бетона и арматуры (стальных стержней), причем арматура обычно составляет 1-3 % от площади поперечного сечения колонны. Колонны обычно выполняются сплошного сечения, но в некоторых случаях (при больших длинах) могут быть решетчатыми (рис.10.). По высоте различают колонны постоянного и переменного сечений.

Рис.10. Виды железобетонных колонн

При центральном сжатии железобетонных колонн (когда усилие или сжимающая сила совпадает с центром тяжести сечения колонны) более экономично их круглое или квадратное сечение. При внецентренном сжатии в сечении возникают изгибающие моменты и сечение «вытягивается» в направлении их действия.

Основным случаем потери несущей способности железобетонных колонн является потеря общей устойчивости. Поэтому в тело колонны устанавливают продольную рабочую (главную) и поперечную (второстепенную) арматуру (рис.11.). Продольная арматура устанавливается по всей длине колонны и воспринимает основные нагрузки. Однако без установки дополнительной арматуры – поперечной, произойдет потеря устойчивости продольной арматуры, которая начнет выпучиваться и разрушит защитный слой бетона, что приведет к разрушению элемента в целом. Поперечные стержни в этом случае играют «удерживающую» роль и не позволяют продольной арматуре выпучиваться сверх нормативных значений.

Рис.11. Схема разрушения защитного слоя бетона при потере устойчивости продольной сжатой арматуры: а)армирование без поперечных стержней:

1 — продольная сжатая арматура; 2—трещины; б)армирование с поперечными стержнями.

Однако для сохранения надежности конструкции необходимо учитывать следующие положения:

— стержни продольной арматуры располагаются у граней колонны с защитным слоем бетона не менее 20мм и не менее их диаметра (для квадратных и прямоугольных колонн);

— для свободной укладки в формы концы продольной арматуры не должны доходить до грани торца колонны на 10-15 мм, при этом если в оголовке колонны предусмотрена закладная деталь для опирания вышележащих конструкций, то продольный стержень арматуры должен не доходить до этой закладной детали не менее чем на 10 мм;

— в сечении колонны до 400х400 мм обычно ставят четыре стержня продольной арматуры, располагая их по углам колонны, при больших размерах сечения колонны расстояния между осями продольных стержней не должны превышать 400мм.

Дата добавления: 2014-01-07