Тема 4.5.4. Расчет железобетонных колонн
РАСЧЁТ ЖБ КОЛОНН
1. Жб колонны: бетон + стальные стержни (арматура) разной прочности
2. Прочность стали при сжатии больше, чем у бетона в 10-15 раз, поэтому даже малое количество арматуры значительно повышает прочность колонны.
3. Площадь арматуры: 1-3 % от площади поперечного сечения колонн
4. Армирование также обеспечивает транспорт и монтаж сборных ЖБ колонн
Область применения и простейшие конструкции ЖБ колонн –с.115
1. Область применения: промышленное, гражданское и сельскохозяйственное строительство – как элементы каркаса и отдельные опоры;
2. Конструкции колонн:
А) квадратные – наиболее распространены
Б) решётчатое – при больших длинах и нагрузках
В) постоянного и переменного сечения, переменного – для передачи нагрузок на различных высотах, - от перекрытия, от кранов. - стр.115
3. При центральном сжатии более экономичны сечения: круглое, квадратное;
4. При внецентренном сжатии – сечение колонны вытягивается в сторону действия изгибающего момента
Характер потери несущей способности ЖБ колонны и предпосылки для расчёта – с.116
1. Потеря несущей способности – за счёт потери общей устойчивости;
2. Продольные стержни без закрепления поперечными сначала работают совместно с бетоном, затем теряют устойчивость. Вспучиваются, разрушают защитный слой
3. При правильной постановке поперечных стержней бетон и продольная арматура разрушаются одновременно – рис.стр.116
4. Цели расчёта:
А) подбор количества продольной арматуры для общей устойчивости;
Б) постановка поперечных стержней: продольная арматура не должна терять устойчивость раньше потери общей устойчивости колонны
Расчёт сжатых ЖБ колонн со случайным эксцентриситетом
1. Виды сечений ЖБ колонн: - стр.117 – квадратные, прямоугольные, круглые
2. В сжатых ЖБ элементах сложно добиться центрального сжатия. Причины: неоднородность бетона, неточность установки арматуры, искажение геометрических форм, особенности опирания конструкций = почти все ЖБ элементы можно рассчитывать как внецентренно сжатые.
3. Если сила приложена без эксцентриситета = условно относим к центрально сжатым со случайным эксцентриситетом еа, который принимается равным большему из двух значений: 1\600 длины элемента или 1\30 ширины сечения, но не менее 10 мм;
4. При симметричном армировании наличие еа не влияет на расчёт
5. Рассмотрим простые случаи расчёта колонн, ограничив их условиями:
А) на колонну действует нагрузка со случайным эксцентриситетом еа
Б) Рассматриваемые колонны примем прямоугольного сечения;
В) Примем симметричное армирование слева и справа – рис.5.20, стр.118
Г) отношение расчётной длины колонны к меньшей стороне поперечного сечения не должно превышать 20 – соотношение – стр.118
Д) коэффициент (процент армирования), то есть отношение площади поперечного сечения арматуры к площади сечения колонны чаще всего находится в пределах от 0,004 до 0,03 (0,4 – 3%) Формулы 5.13,5.13а
Таблица «Минимальные значения армирования колонн – стр.118 – только смотреть
6. Оптимальный процент армирования 1-2 %
7. При значениях μ меньше табличной колонна считается не ЖБ, а бетонной. Если μ больше 3 % - меняются расчётные формулы
8. 2 типа задач: подбор сечения и проверка несущей способности
9. Базовая формула – с.119 (5.14)
Правила конструирования ЖБ колонны – стр.123
1. Размеры сечения должны быть:
А) не менее 250 мм,
Б) кратны 50 мм при размерах стороны сечения до 500 мм;
В) кратны 100 мм при размерах стороны сечения до 500 мм
2. Требования к материалам для колонн:
А) бетон класса от В20 и более, для тяжело нагруженных колонн В30
Б) рабочая арматура класса А-II, А-III, диаметром от 12 до 40 мм, оптимально16-25 мм;
В) поперечная арматура - А-I, А-III, Вр-I, Øsw≥0,25ds(диаметр хомутов в вязаных каркасах принимают не менее 0,25ds и не менее 5 мм)
Г) шаг поперечных стержней s ≤20ds (в вязаных каркасах s ≤15ds) где ds - меньший диаметр рабочей продольной арматуры
3. Правила установки арматуры и проектирования каркасов:
А) продольную арматуру располагают у граней колонны с защитным слоем бетона от 20 мм и не менее её Ø
Б) поперечная арматура – защитный слой не менее 15 мм, не менее её Ø
В) сверху продольная арматура не должна доходить до торца:
* на 10 мм при длине колонны до 9 метров;
* на 15 мм при длине колонны до 12 метров;
* на 10 мм до закладной детали в оголовке колонны
4. При сечении колонны до 400х400 мм – применяют 4 стержня продольной арматуры по углам колонны. При больших размерах расстояния между стержнями продольной арматуры – не более 400мм;
5. Плоские арматурные каркасы перед установкой в опалубку объединяют в пространственные каркасы соединительными стержнями;
Рис.5.21 – стр.124
Рис.5.22 – стр.124
6. Для восприятия сосредоточенных нагрузок верхние части колонны (оголовки) дополнительно армируют горизонтальными сетками (до 4-х) и могут усиливаться закладной деталью для распределения нагрузки
Рис.5.23 – с.125
7. При транспортировании и монтаже ЖБ колонны (предусмотрены монтажные петли или отверстия) работают на изгиб – это учтено расчётами на монтажные и транспортные нагрузки с учётом коэффициента динамичности.
Расстояние от края колонны до монтажных петель\ монтажного отверстия l1,l2 – от 1\5 до 1\8 l
Рис.5.23 – зарисовать – с.125;
Понятие о расчёте внецентренно сжатых ЖБ колонн
1. Эксцентриситет приложения силы увеличивается на величину случайного эксцентриситета еа
е0 = М\N + еа
2. Два случая работы внецентренно сжатых элементов:
А) относительная высота сжатой зоны бетона меньше граничного значения 
сечение сжато частично, большая часть растянута; Аs – растянута Аs– cжата
Б) большая часть сечения или всё сечение сжато
Аs – либо слабо cжата, либо слабо растянута
Стр. 126 – рисовать только вид сверху
Уроки 49-56
Практическое занятие № 6
Расчет железобетонной колонны со случайным эксцентриситетом
Подбор количества рабочей продольной арматуры, диаметра и шага
поперечных стержней. Конструирование каркаса.
Уроки 57-58