|
Железобетонные элементы могут быть
сжаты внешними продольными силами центрально, т. е. по оси поперечного
сечения, или внецентренно.
Центральное сжатие — явление редкое, его можно осуществить
только в лаборатории. В реальных условиях из-за несовершенства геометрических
форм элементов конструкций, отклонения их реальных размеров от назначаемых по
проекту, неоднородности бетона и других причин происходит внецентренное
воздействие сил с так называемыми случайными эксцентрицитетами.
К центрально-сжатым элементам условно относят:
промежуточные колонны в зданиях и сооружениях, верхние пояса ферм,
загруженных по узлам, восходящие раскосы и стойки решетки ферм.
К внецентренно-сжатым элементам относятся крайние колонны
промышленных и гражданских зданий, стойки эстакад, элементы рамных
конструкций, арок и др.
Железобетонные колонны по конструкции делятся на три
основных вида:
с гибкой продольной арматурой и поперечными стержнями или
хомутами ( 4.1, а, б,);
с косвенной арматурой в виде спиралей или колец ( 4.1,в);
с жесткой (несущей) арматурой ( 4.1,г). Выбор той или иной
конструкции колонны зависит от назначения здания, способа его возведения,
размера нагрузки, архитектурных и экономических соображений.
В настоящее время наибольшее распространение получили
колонны, имеющие квадратное или прямоугольное поперечное сечение. Но при
армировании спиралями нлп сварными кольцами принимают обычно круглое или
многоугольное поперечное сечение. В промышленном строительстве применяют
колонны эффективного двутаврового поперечного сечения (преимущественно для
тяжело нагруженных колонн).
Из трех основных видов колонн рассмотрим только колонны с
гибкой продольной арматурой.
Такие колонны армируют продольными рабочими стержнями,
связывая их в поперечном направлении, приваренными поперечными стержнями или
привязанными хомутами ( 4.2). Несущая способность таких колонн обеспечивается
совместной работой на сжатие бетона и продольной арматуры, принимающей на
себя часть нагрузки.
Основное назначение поперечной арматуры состоит в
предотвращении преждевременного выпучивания рабочей арматуры вследствие
продольного изгиба. Кроме того, поперечная арматура дает возможность
образования пространственных арматурных каркасов.
При незначительных эксцентрицитетах продольного усилия
поперечные сечения элементов назначают преимущественно квадратными.
При действии значительных моментов размеры поперечных
сечений увеличивают в плоскости действия момента. В этих случаях
целесообразны сечения прямоугольные, двутавровые и т. п.
Размеры сторон прямоугольных сечений колонн при величине
их до 500 мм принимают кратными 50 мм; при больших величинах — кратными 100 мм. Колонны сечением менее 250X250 мм в монолитном железобетоне не рекомендуются из-за трудностей
их бетонирования.
Для обычных, не сильно нагруженных колонн используется
бетон марки 200.
Для колони промышленных зданий, несущих тяжелую крановую
нагрузку, а также для нижних этажей многоэтажных зданий применяют бетон марок
300—400, а в отдельных случаях — 500 — 600. Бетон марки 150 применяют только
в колоннах, поперечные размеры которых назначают конструктивно.
В качестве продольной рабочей арматуры целесообразно
использование горячекатаной стали классов, А-П и А-Ш, а для поперечного
армирования — обыкновенной арматурной проволоки класса В-1 и горячекатаной
стали класса A-I.
Продольную арматуру следует назначать по возможности
больших диаметров (12—40 мм), так как толстые стержни менее гибки.
В поперечном сечении колонны стержни продольной арматуры
располагают у поверхностей элемента (с необходимым защитным слоем бетона).
Расстояние между, продольными стержнями должно приниматься не менее 30 мм и не менее диаметра стержней.
Арматура изготовляется в виде сварных или вязаных
каркасов. Пространственные сварные каркасы выполняют сваркой отдельных
плоских каркасов ( 4.3, а, б,) либо из двух плоских каркасов при помощи
поперечных соединительных стержней. В вязаных каркасах стержни продольной
арматуры объединяют в пространствсшши каркас хомутами при помощи вязальной
проволоки ( 4.3, в, г).
В сварных каркасах все поперечные стержни приваривают ко
всем угловым стержням. Хомуты вязаных каркасов должны быть размещены так,
чтобы продольные стержни, по крайней мере через один, располагались в местах
перегиба хомутов, а сами перегибы — на расстояниях в плане не более 400 мм. При ширине гра ни сечения не более 400 мм и числе продольных стержней у каждой грани не
более четырех все продольные стержни охватываются одним хомутом. Во всех
других случаях устанавливают дополнительные хомуты (см. 4.3, в) или
поперечные стержни с крюками — шпильками (см. 4.3, г).
Поперечные стержни (хомуты) должны располагаться на
расстояниях не более 15 d в вязаных каркасах и 20 d в сварных (d — наименьший
диаметр продольных сжатых стержней). Расстояние между поперечными стержнями
(хомутами) во всех случаях не должно превышать 500 мм. В пределах стыка сжатой арматуры внахлестку без сварки расстояние между хомутами должно быть
не более 10 d.
Диаметр поперечных стержней (хомутов) устанавливают без
расчета и в вязаных каркасах принимают равным не менее 5 мм, а также не менее 0,2 d при хомутах из обыкновенной проволоки класса B-I диаметром 5 мм или из стали класса А-Ш и 0,25 d при хомутах, из стали других видов (d — наименьший диаметр
продольных сжатых стержней).
В сварных каркасах минимальный диаметр поперечных стержней
принимают по условиям сварки.
пример армирования колонны одноэтажного промышленного
здания.
В сжатых элементах наибольший процент продольного
армирования обычно не превышает 3%, а наименьший должен быть не менее
0,3—0,5%.
Оптимальный процент армирования по экономическим
соображениям составляет 0,8—1,5%.
|