Железобетон

КОНСТРУКТИВНЫЕ ОСОБЕННОСТИ СЖАТЫХ ЭЛЕМЕНТОВ

К центрально-сжатым элементам условно относят: промежуточные колонны в зданиях и сооружениях, верх­ние пояса ферм, загруженных по узлам^ восходящие рас­косы и стойки решетки ферм (рис. IV. I), а также неко­торые другие конструктивные элементы. В действитель­ности, из-за несовершенства геометрических форм эле­ментов конструкций, отклонения их реальных размеров от назначаемых по проекту, неоднородности бетона и других причин обычно центральное сжатие в чистом ви­де не наблюдается, а происходит внецентренное сжатие с так называемыми случайными эксцентриситетами.

По форме поперечного сечения сжатые элементы со случайным эксцентриситетом делают чаще всего квад­ратными или прямоугольными, реже круглыми, много­гранными, двутавровыми.

Размеры поперечного сечения колонн определяют расчетом. В целях стандартизации опалубки и арматур­ных каркасов размеры прямоугольных колонн, назнача­ют кратными 50 мм, предподчтительнее кратными 100 мм.

Чтобы обеспечить хорошее качество бетонирования, монолитные колонны с поперечными размерами менее 25 см к применению не рекомендуются.

J

Рис. IV.1. Сжатые эле­менты со случайными эксцентриситетами

1 — промежуточные ко­лонны (при одинаковом двустороннем загруже - нии); 2 — верхний пояс ферм (при узловом при­ложении нагрузки); 3— восходящие раскосы;

4 — стойки ^ ' N-F+D Т* ^

А" "І ^

Рис. IV.2. Внецентренно сжатые эле­менты

О)

IF-дай,'пение от понрытия

JD- ВаВление,, от нрана

Jjjjjjui!

Н 1

А — колонна производственного зда­ния; б — верхний пояс безраскосной фермы; в — стена подземного резер­вуара

ГО'

7

І

Ж

Рис. IV.3. Схема армиро­вания сжатых элементов

1 — продольные стержни; 2—поперечные стержни; аі — защитный слой бе­тоиа продольной армату­ры; а,„ — то же, попереч­ной арматуры

Рис. IV.4. Армирование сжатых эле­ментов со случайными эксцентрисите­тами

А — сварными каркасами; б — вяза­ными каркасами; 1—сварные карка­сы; 2 — соединительные стержни; 3 — хомуты; 4— дополнительные хомуты; 5 — шпильки

В условиях внецентренного сжатия находятся колон­ны одноэтажных производственных зданий, загружен­ные давлением от кранов (рис. IV.2,а), верхние пояса безраскосных ферм (рис. IV.2,б), стены прямоугольных в плане подземных резервуаров, воспринимающие боко­вое давление грунта или жидкости и вертикальное да­вление от покрытия (рис. IV.2,в). В них действуют сжи­мающие силы N и изгибающие моменты М.

Расстояние между направлением сжимающей силы и продольной осью элемента ео называется эксцентрисите­том. В общем случае в любом месте элемента статически определимых конструкций значение эксцентриситета оп­ределяют по выражению

E0 = M/N + Ea, (IV. I)

Где еа — случайный эксцентрицитет (подробнее см. § IV.2). Для эле­ментов статически неопределимых конструкций принимается е0— =M/N, но не менее еа.

Поперечные сечения внецентренно сжатых элементов целесообразно делать развитыми в плоскости действия момента.

Для сжатых элементов применяют бетон классов по прочности на сжатие не ниже В15, для сильно загружен­ных не ниже В25.

Колонны армируют продольными стержнями диамет­ром 12—40 мм (рабочая арматура) преимущественно из горячекатаной стали класса A-III и термомеханически упрочненной Ат-ІІІС, а также поперечными стержнями из горячекатаной стали классов A-III, A-II, A-I и про­волоки класса B-I (рис. IV.3). Продольную и попереч­ную арматуру сжатых со случайными эксцентриситета­ми и внецентренно сжатых элементов объединяют в пло­ские и пространственные каркасы, сварные или вязаные (рис. IV.4, IV.5).

Насыщение поперечного сечения продольной армату­рой элементов, сжатых со случайными эксцентриситета­ми, оценивают коэффициентом ц по формуле (III. 12) или процентом армирования (значения в 100 раз боль­ше), где под As подразумевается суммарная площадь сечения всех продольных стержней.

В практике для сжатых стержней обычно принима­ют армирование не более 3 %.

Во внецентренно сжатых элементах с расчетными эксцентриситетами продольные стержни размещают вблизи коротких граней поперечного сечения элемента

Сварка

Рис. IV.5. Армирование внецентренно сжатых элементов

800'■hi 1000 T_^_dOO<h*WOO

О

Конструктивный 01S

□

А — сварными каркасами; б — вяза­ными каркасами

(рис. IV.5): арматуру S с площадью сечения As у граня, более удаленной от сжимающей силы, и арматуру S' с площадью сечения As у грани, расположенной ближе к продольной силе. Насыщение поперечного сечения вне­центренно сжатых элементов оценивают коэффициентом армирования по площади сечения рабочих стержней про­дольной арматуры, расположенных у одной из коротких граней. Армирование внецентренно сжатых стержней в практике составляет 0,5—1,2 % площади сечения эле­мента.

Если площади сечения арматуры S и S' одинаковы, армирование называют симметричным; оно предпочти­тельнее, чем несимметричное армирование.

Минимальная площадь сечения продольной армату­ры S и S' во внецентренно сжатых элементах, согласно нормам, допускается равной (%):

0,05 . . і. . в элементах при/оЛ*< 17

0,1 » » » 17</0/(<35

0,2 » » » 35<г0/і<83

0,25 » » » L0Li>83

Здесь і — радиус инерции сечения элемента в плоскости эксцентри­ситета продольной силы; 10—расчетная длина сжатого элемента (указания по ее определению см. во второй части).

Рабочие стержни в поперечном сечении колонны раз­мещают возможно ближе к поверхности элемента с со­блюдением минимальной толщины защитного слоя щ, которая по требованиям нормативов должна быть не ме­нее диаметра стержней арматуры и не менее 20 мм (см. рис. IV.3).

Колонны сечением до 40X40 см можно армировать четырьмя продольными стержнями (см. рис. IV.4), что соответствует наибольшему допустимому расстоянию между стержнями рабочей арматуры; наименьшее рас­стояние между ними в свету допускается 50 мм, если стержни при бетонировании расположены вертикально, а при горизонтальном расположении 25 мм для нижней и 30 мм для верхней арматуры, и при всех случаях не менее размера наибольшего диаметра стержня. При рас­стоянии между рабочими стержнями более 400 мм сле­дует предусматривать промежуточные стержни по пери­метру сечения элемента с тем, чтобы расстояние между продольными стержнями не превышало 400 мм.

Поперечные стержни ставят без расчета, но с соблю­дением требований норм. Расстояние между ними (по условию обеспечения продольных стержней от бокового выпучивания при сжатии) s (см. рис. IV.3) должно быть при сварных каркасах не более 20d, при вязаных — 15d, но не более 500 мм (здесь D — наименьший диаметр продольных сжатых стержней). Расстояния s округля­ют до размеров, кратных 50 мм.

Диаметр поперечных стержней Dw в сварных карка­сах должен удовлетворять условиям свариваемости (см. прил. IX). Диаметр хомутов вязаных каркасов должен быть не менее 5 мм и не менее 0,25d, где D — наиболь­ший диаметр продольных стержней. Толщина защитного слоя поперечных стержней Aw должна быть не менее 15 мм.

Соединять продольные стержни по длине элемента не рекомендуется.

В местах стыков каркасов на длине перепуска стер­жней расстояние между поперечными стержнями долж­но быть не более Ы (D — диаметр соединяемых стерж­ней).

Если общее насыщение элемента арматурой более 3%, то поперечные стержни необходимо устанавливать на расстоянии не более 10d и не более 300 мм.

Плоские сварные каркасы объединяют в пространст­венные с помощью поперечных стержней, привариваемых контактной точечной сваркой к угловым продольным стержням плоских каркасов (см. рис. IV.5, а). Если в сварных каркасах у больших граней сечения элемента размещены промежуточные стержни, то эти стержни (принадлежащие противоположным каркасам) соединя­ют между собой дополнительными шпильками, устанав­ливаемыми по длине элемента с шагом, равным шагу по­перечных стержней плоских каркасов.

В вязаных каркасах продольные стержни укрепляют хомутами на перегибах хомутов по крайней мере через один, при ширине грани не более 400 мм н числе про­дольных стержней у этой грани не более четырех допус­кается охват всех продольных стержней одним хомутом (см. рис. IV.5,б).

Предварительное напряжение применяют для внецен­тренно сжатых элементов с большими эксцентриситета­ми сжимающей силы, когда изгибающие моменты зна­чительны и вызывают растяжение части сечения, а так­же для элементов очень большой гибкости. Повышение трещиностойкости и жесткости элемента посредством предварительного напряжения полезно в первом случае для эксплуатационного периода, во втором для периода изготовления, транспортирования и монтажа.

Применять очень гибкие центрально-сжатые элемен­ты нерационально, поскольку несущая способность их сильно снижается вследствие большой деформативно - сти. Во всех случаях элементы из тяжелого бетона и бе­тона на пористых заполнителях должны иметь гибкость X=io/t^200 в любом направлении, а колонны зданий

Я=/о/і <120.