Розрахунок елементів на місцевий стиск (зім'яття) роблять за формулою

ЗАЛІЗОБЕТОННІ КОЛОНИ

Залізобетонні колони поділяють на колони для цивільних і промис­лових багатоповерхових будинків і промислових одноповерхових. Пер­ші здебільшого несуть навантажен­ня від стін, перекриттів і розміще­них над ними поверхів, а другі — від стін, покриттів і мостових кранів, що визначає конструктивні особли­вості колон.

У багатоповерхових цивільних будинках на колонах немає важко навантажених консолей, згинальні моменти в колонах менші, бо горизонтальні навантаження сприймають міжповерхові перекриття і попе­речні стіни. Позацеитровість прикладення опорних реакцій еле­ментів перекриттів відносно мала. Такі будинки звичайно мають жорстку, малозмінювану конструктивну схему (рисунок 5.8, а), яка дає змогу в ряді випадків розглядати колони як центрально стиснуті, що мають, як правило, квадратний або близький до нього прямокутний переріз.

Рисунок 5.6 – До прикладу розрахунку ступінчатого фундаменту

В одноповерхових промислових будівлях з гнучкою конструк­тивною схемою (рисунок 5.8,6), як правило, поперечних стін немає, і тому всі горизонтальні навантаження від вітру, гальмування кранів та ін. сприймає поперечник будівлі, що складається з колон і спертої на них діафрагми покриття. Опорні реакції ферм і підкранових балок, а також позацентровість їх спиран­ня великі. Все це викликає в колонах одноповерхових промис­лових будівель значні згинальні моменти, тому поперечні пере­різи таких колон проектують не тільки прямокутними, а й дво­тавровими, а в деяких випадках — двовітковими. Колони дво­таврового перерізу мають ряд переваг перед прямокутними: краще використовується бетон, вага менша і т. д. Однак через більшу складність армування і формування вони поки що вели­кого поширення не набули.

Коли мостових кранів немає і висота від підлоги до низу несучих конструкцій покриттів не більша за 6—7 м, колони роблять прямокутного перерізу, коли висота більша і є крани вантажопідйомністю до ЗО т, слід робити їх двотавровими, а ко­ли висота ІО м і більше — двоквітковими.

На рисунку 5.8, вузли В і Г, показано дві деталі спряження од­ноповерхових колон з іншими основними конструктивними еле­ментами, а на рисунку 5.8 — типи таких колон і принципові схеми їх армування.

Колони прямокутного і двовіткового перерізів єтиповими

а – жорска, б - пружна

Рисунок 5.7 – Конструктивні схеми будівель

а – прямокутного перерізу, б – двотаврового, в - двовіткового

Рисунок 5.8 – Залізобетонні колони одно промислових будівель

, (5.35)

де N — розрахункове навантаження, прикладене до частини пе­рерізу (місцеве або сума місцевого і основного наванта­жень);

— коефіцієнт, який беруть рівним 1 при рівномірному роз­поділі навантаження по площі зім'яття і 0,75 при нерівномірному розподілі місцевого навантаження під кінця­ми балок, прогонів, перемичок;

— розрахунковий опір бетону при місцевому стиску, що визначається за формулою (1.4).

Величину розрахункової площі у формулі (1.4) визначають так:

при навантаженні на частині довжини елемента (рисунок 5.11,а), так, щоб у боки від площадки включалась довжина еле­мента не більша від його ширини :.

коли навантаження прикладено на кінці елемента (рисунок 5.11,6), при місцевому навантаженні від спирання кінців прогонів
або балок (рисунок 5.11,в) беруть менше з двох величин і;

від крайового місцевого навантаження, що діє на кут еле­мента (рис. 5.11,г), Р= (а + с)²;

при місцевому навантаженні, прикладеному по частині дов­жини і ширини перерізу (рисунок 5.11, д), Р= (2 + а) ().

Рисунок 5.11 – До розрахунку елементів на місцевий стиск (зім’яття)

Якщо центри ваги площадок зім'яття і опорної не збі­гаються, в розрахунок вводять ту частину площадки, яка си­метрична відносно центра ваги площадки.

При місцевому навантаженні від балок, прогонів, перемичок та інших елементів, що працюють на згин, розрахункову гли­бину опори для визначення і беруть не більшою від 20 см (рисунок 5.11,е).

Якщо на розглядуваний переріз одночасно діють основне і місцеве навантаження, розрахунок на зім'яття роблять двічі: а — на місцеве навантаження; б — на суму місцевого наванта­ження і частини основного навантаження, яке сприймається площею зім'яття. У кожному з цих розрахунків до форму­ли (1.4) підставляють відповідне значення коефіцієнта.

Якщо умова (5.35) не виконується, слід посилити переріз непрямим армуванням у вигляді зварних сіток і розраховувати елемент за формулами, що наводяться нижче.

Місцевий стиск (зім'яття) залізобетонних елементів з не­прямимармуванням (наприклад, під анкерними при­строями напружуваної арматури, під центруючими проклад­ками в стиках колон і т. п.) роблять так, щоб виконувалась умова

, (5.36)

де — коефіцієнт, який враховує вплив ненавантаженого бето­ну, як обойми навколо площі зім'яття, що визнача­ється за формулою

, (5.37)

але його беруть не більшим від 3,5; якщо <2, то можна кори­стуватися формулою

. (5.38)

де — об'ємний коефіцієнт непрямого армування, що визнача­ється за формулою

. (5.39)

У формулах (5.38) і (5.39):

— коефіцієнт, який має дорівнювати;

—кількість стержнів, площа перерізу одного стержня і довжина стержня сітки в одному (з індексами 1) і в другому (з індексами 2) напрямах;

—відстань між сітками (крок сіток);

— розрахунковий опір стержнів сіток непрямого арму­вання;

—площа бетону всередині контура сіток, окресленого їх

крайніми стержнями.

Непряме армування стикованих кінців стиснутих елементів, робоча поздовжня арматура яких обривається в місці стикування, при передачі навантаження по всій поверхні торця або при сферичному шарнірі (рисунок 5.12,а) в стику колон розрахову­ють за формулою

. (5.40)

Рисунок 5.12 – До розрахунку на місцевий стиск (зім’яття) елементів з непрямим армуванням

Центрально навантажені залізобетонні елементи, армовані поздовжньою робочою арматурою і непрямою арматурою у ви­гляді сіток (рисунок 5.12,6), можна розраховувати за формулою

, (5.41)

запис якої аналогічний формулі (3.6).

Зварні сітки непрямого армування, яке враховується розра­хунком, встановлюють з додержанням таких правил:

кількість сіток повинна бути не менша від 4 шт.; першу з них відсувають від торця елемента не більш як на величину товщини захисного шару бетону; крок сіток беруть рівним 50—70 мм;

при наявності поздовжньої арматури сітки розміщують на ділянці довжиною не менш як 20, якщо лічити від торця еле­мента, армованого гладкими стержнями, пучками або пасмами, і не менш як 10, якщо він армований стержнями періодичного профілю ( — діаметр стержня, пучка, пасма);

поздовжня арматура повинна проходити всередині контура зварних сіток; якщо розрахунок ведуть за формулою (5.41), то стержні сіток, які охоплюють поздовжню арматуру, треба зва­рювати в місцях перерізу контактним зварюванням. Ці стержні є замкнутими хомутами і до них приварюють решту стержнів сітки;

діаметр стержнів сіток повинен бути не менший від 5 мм і не менший від діаметра, поздовжньої арматури;

співвідношення площі перерізу стержнів сіток в обох напря­мах не повинно перевищувати 1,5.

Короткі консолі вильотом, які підтримують ферми, балки і т. п. (рисунок 5.13), треба проектувати так, щоб розміри їх перерізів відповідали умові

, (5.42)

де т=1 — для консолей, що підтримують підкранові балки під спеціальні крани важкого режиму роботи (з жорсткою підвіскою, магнітні, грейферні і т. д.);

т= 1,6 — для консолей, що підтримують підкранові балки в цехах із звичайними мостовими кранами важкого і середнього режиму роботи;

т= 2,2 — для консолей, що підтримують підкранові балки в цехах із кранами легкого режиму роботи, а та­кож для консолей, що несуть статичне наванта­ження;

— ширина, висота, плече внутрішньої пари і згиналь­ний момент у вертикальному перерізі а —, про­веденому через найближчий до колони край пло­щадки передачі навантаження на консоль; до­зволяється брати рівним 0,9

— кут нахилу стиснутої грані консолі до горизонталі в коротких консолях беруть не більшим від 45°.

Рисунок 5.13 – до розрахунку і конструювання коротких консолей

Висота вільного краю консолі має бути не менша від висоти в місці її прилягання до колони.

У коротких консолях, що прилягають до колон, переріз поздовжньої арматури підбирають за згинальним моментом, що діє по грані прилягання консолі, збільшеним на 25%

.

Якщо консоль є продовженням балки або плити, що вільно-лежить на опорі, переріз поздовжньої арматури підбирають за моментом, який діє по осі опори і теж збільшений на 25% проти розрахункового значення.

Сумарний переріз відгинів і похилих хомутів, які переріза­ють верхню половину (відрізок 0,5 ) похилої лінії, що йде від осі вантажу до кута прилягання нижньої грані консолі до ко­лони, повинен бути не менший від 0,002 і не менший як

(5.43)

де. Якщо консоль є продовженням балки або плити, то с₂ беруть рівним відстані від осі вантажу до осі опори;

— відстань від осі вантажу до найближчої грані колони

біля низу консолі;

— кут нахилу відгинів або похилих хомутів до горизон­талі. Його беруть звичайно рівним 45°;

— робоча висота в перерізі прилягання консолі до колони.

Конструюваннякороткихконсолей. Консолі на колонах, що підтримують підкранові балки, обв'язувальні балки і прольотні конструкції покриттів або перекриттів, проектують, як правило, із скошеною під кутом 45° нижньою гранню. Коли консолі мають виліт менший від 100 мм, їх можна проектувати прямокутними.

Висоту консолі визначають розрахунком за формулою (5.42), але вона не повинна бути меншою від 250 мм.

Висоту консолей, що підтримують підкранові балки, теж ви­значають розрахунком з урахуванням такого:

якщо на консоль спирають монолітно зв'язану з нею підкра­нову балку, то висота краю консолі повинна бути не менша від висоти балки плюс 50 мм;

якщо спирають збірну підкранову балку, вісь якої проходить поза нижньою гранню колони, то мінімальну висоту вільного краю консолі Н_к, мм, 'лімітують, крім розрахунку, вантажопід­йомністю крана:

Крім того, висота Н_к повинна бути не менша від висоти перерізу консолі в місці прилягання її до колони:.

Короткі консолі армують поздовжніми стержнями і похилими або горизонтальними хомутами, а також відігнутими стерж­нями. При і відігнуті стержні можна не ста­вити.

Хомути в коротких консолях роблять, як правило, похилими під кутом 45° до горизонталі, з кроком не більшим від 150 мм і не більшим як висоти консолі.

Діаметр відгинів, якими армують консолі, не повинен пере­вищувати їх довжини і 25 мм.

Приклад 26. Підібрати діаметр анкерів і товщину пластинки закладної деталі на залізобетонній колоні.

Дано:згинальний момент М=21 тсм; зсувна сила =16 тс; бетон ко­лони марки «300»; анкери з сталі класу А-ІІІ; розміри закладної пластинки 30x20 см із сталі групи марок Ст. 3.

Розрахунок.Розмітимо місця кріплення анкерів у тавр так, щоб см. Число рядів анкерів приймемо =2 (дивись рис. 108,а).

За формулою (244)

де тс

Беремо по два анкери в кожному ряді діаметром по 20 мм кожний (см²). Товщина пластинки за формулою (243): см. Беремо мм> 6 мм. Оскільки тс тс то упорні пластинки або кутники не потрібні.

Приклад 27. Перевірити міцність бетону на виколювання навколо анке­рів, приварених у тавр до закладної пластинки. Вихідні дані дивись у прикла­ді 26. Довжина анкерів дорівнює 35 см. Оскільки 35см<30 = 30•2=60 см, то кіпці анкерів треба забезпечити підсилювальними пластииками-шайбами.

Площа шайби за формулою (5.21)

см². Беремо шайби 70X70 мм (_п = 49 см²).

Товщина шайби за умовами:

міцності................. см

зварювання........... см

рівноміцності шайби та анкера…………….

см

Беремо = 1,5 см.

Перевірка бетону на виколювання при ширині колони 40 см: см².

тс. Отже, умову (5.20) виконано і вико­лювання бетону не повинно бути.

Приклад 28. Розрахувати стик збірної колони, виконаної за рис. 108,8.

Дано:осьове зусилля =200 тс; бетон колони марки «300»; переріз колони 40X60 см; розміри торцевих листів 36X56 см; розміри центруючої площадки 15X20 см; товщина центруючої площадки — 0,5 см, а торцевих листів 1 см.

Розрахунок.Площа контакту по периметру зварного шва між тор­цевими листами за формулою (5.26)

см².

Площа центруючої площадки за формулою (5.27)

см².

Зусилля, що припадає на контурний зварний шов між торцевими листа­ми, за формулою (5.28)

кгс.

Товщина контурного шва за формулою (5.28)

см.

Прийнято шов завтовшки 6 мм. Тут см. Міцність бетону в колоні на місцевий стиск (зім'яття) під центруючою площадкою перевіряємо за умовою (5.35) на зусилля

кгс.

кгс

де, але прийнятий за стор. 5 рівним 1,5.

Отже, кінцеві ділянки стикованих колон потребують підсилення непря­мим армуванням у вигляді зварних сіток.. Такого роду розрахунок розглянуто в прикладі 29.

Приклад 29. Перевірити міцність верхньої частини залізобетонного фун­даменту на місцевий стиск (зім'яття) бетону під опорною плитою центрально навантаженого стояка.

Рисунок 5.14 – До розрахунке на місцеве зім’яття бетону

Дано: осьове зусилля N=100 тс; бетон фунда­менту марки «200»; площа опорної плити _зм=20Х25=500 см², розміщення якої відносно верхньої площадки фундаменту показано на рис. 5.14

Розрахунок.Розрахункова площа Р відпо­відно до рис. 5.11 і 5.14, якщо взяти см і см < = 80 см, буде

см².

Коефіцієнт за формулою (1.4)

, але беремо.

кгс/см², де розрахунковий опір бетону _пр прийнято за табл. 1, як для бетонної конструкції.

За формулою (5.35)

кгс> кг, а це означає, що бетон фундаменту потребує підсилення.

Підсилимо його непрямим армуванням сітками 30X40 см з дроту арма­турного звичайного Ø3 мм з чарунками 10X10 см і кроком =10 см.

За формулою (5.37) коефіцієнт обойми

, що, але.

Об’ємний коефіцієнт непрямого армування за формулою (5.39)

Перевірка за формулою (5.36) на цей раз при (як для залізобетонної конструкції)

кгс кгс

Це означає, що міцність бетону, підсиленого непрямим армуванням, за­безпечено.

Приклад 30. Розрахувати торець нижнього пояса залізобетонної попередньо напруженої фер­ми на зім'яття бетону під анкерними колодками.

Рисунок 5.15 – до розрахунку на місцеве зім’яття торця нижнього пояса

Дано:розрахункове зусилля на торець N = 130 000 кгс; переріз пояса 28X26 см; діаметр кож­ного з чотирьох каналів для розміщення арматур­них пучків — 4 см; діаметр анкерних колодок — 9 см; бетон марки «400»; сітки непрямого армуван­ня з 8-міліметрового дроту арматурного зви­чайного. Розміщення каналів, колодок і стержнів сіток наведено на рисунку 5.15.

Р о з р а х у и о к. Розрахункова площа торця:

см²

Площа зім’яття під анкерними колодками

см²

Коефіцієнт обойми за формулою (5.37)

, але.

Прийнявши розміщення стержнів сіток, визначають за перетвореною формулою (5.36) відстань між сітками.

см

де —коефіцієнт умов роботи, який дорівнює 1.2, під час перевірок міц­ності бетону в стадії його попереднього обтиску в збірних попе­редньо напружених елементах.

Беруть чотири сітки, розставлені че­рез 9 см одна від одної по довжині поя­са. Першу сітку встановлюють на від­стані 3 см від торця.

Приклад 31. Перевірити достатність розмірів підкранової консолі, підібрати переріз поздовжньої та поперечної арма­тури.

Рискнок 5.16 – До розрахунку короткої консолі

Д а н о: розрахункове навантаження на консоль =30 000 кгс; його прив'язку до консолі і розміри самої консолі наве­дено на рис. 5.16; ширина консолі =40 см; марка бетону «300»; консоль армована гарячекатаною сталлю періо­дичного профілю класу А-Ш; коефіці­єнт т у формулі (5.43) дорівнює 1,6.

Розрахунок.Перевіряють, чи достатні розміри консолі:

, тобто

кг

де кгс/см

см

.

Площу перерізу поздовжньої арматури підбирають за згинальним моментом у перерізі прилягання низу консолі до колони:

кгс/см

.

За цим значенням в таблиці 8 знаходять.

см²

Оскільки розміри консолі такі, що <2,5 тобто, то її поперечне армування слід викопувати похилими хомутами. Сумарний переріз похилих хомутів, що перерізають верхню полонину відрізка (рис. 5.16), повинен бути не менший від 0,002 і не менший від величини, яка визначається за формулою (5.44):

Отже, похилі хомути поставимо конструктивно перерізом не меншим як см².

Дата добавления: 2014-01-07