Конструкции железобетонных колонн

 

Сетка колонн одноэтажных промышленных зданий 12×18, 12×24, 12×30 или 6×12, 6×24, 6×30. Преимущественно шаг колонн 12 м. Если при шаге 12 м применяются панели длиной 6 м, то устанавливаются промежуточные фахверковые колонны. Привязка крайних колонн нулевая при шаге 6 м и грузоподъемностью до 30 т; 250 мм в других случаях. Колонны торцов здания привязка 500 мм. Расстояние от разбивочной оси до оси подкрановых балок при грузоподъемности до 50 т – 750 мм. Колонны в промышленных зданиях могут быть сплошного (до 30 т и небольшой высоте здания) и сквозного сечения (> 30 т и высоте здания >12 м). Размеры надкрановой части средних колонн h=500, 600; для крайних h=380 мм; ширина b=400..600 мм. Сквозные колонны h=1200…1600 мм, высота сечения ветви h=250 или 300 мм и ширина b=500 или 600 мм.

 

Железобетонные колонны по форме сечения бывают квадратные, прямоугольные, реже круглые, многогранные, двутавровые. Размеры поперечного сечения определяются расчетом. В целях стандартизации опалубки и арматуры размеры каркасов прямоугольных колонн назначают кратными 50 мм, предпочтительнее кратными и 100 мм. В колоннах действуют сжимающие силы N и изгибающие моменты М. Для сжатых элементов применяют бетон классов по прочности на сжатие не ниже В15, для сильно загруженных не ниже В25. Колонны армируют продольными стержнями Ø 12-40мм (рабочая арматура) преимущественно из горячекатаной стали А400 и термомеханически упрочненной Ат400С, а также поперечными стержнями из стали А400, А240 и проволоки класса В500. Продольную и поперечную арматуру объединяют в сварные или вязаные каркасы. Для сжатых стержней обычно принимают армирование не боле 3%. Во внецентренно сжатых элементах продольные стержни размещают вблизи коротких граней поперечного сечения элемента. Рабочие стержни размещают возможно ближе к поверхности элемента с соблюдением защитного слоя а₁, но не менее d стержней арматуры и не менее 20 мм. Колонны 400×400 можно армировать 4-мя продольными стержнями, наименьшее расстояние между ними в свету должно быть не менее 50 мм (бетонирование вертикальное) и 25-30 мм (горизонтальное бетонирование). При расстоянии между стержнями более 400 мм следует предусматривать дополнительные стержни по периметру сечения. Расстояние между поперечными стержнями при сварных каркасах не более 20d, при вязаных – 15d, но не более 500 мм. (кратно 50 мм). Диаметр поперечных стержней сварных каркасов должны удовлетворять условиям свариваемости. Предварительное напряжение прим. для колонн с большими эксцентриситетами сжимающей силы и для элементов большой гибкости. Колонны зданий должны иметь гибкость λ=l₀/i≤120.

 

4.2 Конструктивная схема предварительно напряженной железобетонной плиты перекрытия с круглыми пустотами, схема армирования

 

Конструктивная схема предварительно напряженной железобетонной плиты перекрытия с круглыми пустотами, схема армирования, изображена на рисунке 4.1.

 

 

Рисунок 4.1 – Конструктивная схема предварительно напряженной железобетонной плиты перекрытия с круглыми пустотами, схема армирования

 

Расчетный пролет l₀ - это расстояние между осями ее опор. Высоту сечения плит принимают h= l₀ /30. Для армирования применяют стальные сетки и каркасы из проволоки и арматуры периодического профиля. В качестве напрягаемой арматуры применяют А600, A800, Ат600с, Aт800, высокопрочную проволоку и канаты. Продольную рабочую арматуру располагают по всей ширине нижней полки сечения. Поперечные стержни объединяют с продольную рабочую арматурой в плоские сварные каркасы, которые размещаются в ребрах плит на приопорных участках через 1-2 ребра. В верхней и нижней части плиты ставятся сетки. Монтажные петли закладывают по 4 м углам плиты.

 

4.3 Первые и вторые потери напряжения в предварительно напрягаемой арматуре, минимальное значение потерь

 

При расчете предварительно напряженных элементов следует учитывать потери предварительного напряжения арматуры.

 

При натяжении арматуры на упоры следует учитывать:

 

а) первые потери - от деформации анкеров, трения арматуры об огибающие приспособления, от релаксации напряжений в арматуре, температурного перепада, деформации форм (при натяжении арматуры на формы), от быстронатекающей ползучести бетона;

 

б) вторые потери - от усадки и ползучести бетона.

Первые потери:

 

1. Потери от Релаксация напряжений арматуры: при механическом способе натяжения арматуры, при электротермическом и электротермомеханическом способах натяжения арматуры

 

2. Температурный перепад (разность температур натянутой арматуры в зоне нагрева и устройства, воспринимающего усилие натяжения при прогреве бетона.

 

3. Деформации анкеров, расположенных у натяжных устройств

4. Трение арматуры:

 

а) о стенки каналов или о поверхность бетона конструкций; б) об огибающие приспособления.

 

5. Деформация стальной формы при изготовлении предварительно напряженных железобетонных конструкций

 

6. Быстронатекающая ползучесть для бетона:

а) естественного твердения;

 

б) подвергнутого тепловой обработке.

Вторые потери:

 

7. Релаксация напряжений арматуры: а) проволочной; б) стержневой.

 

8. Усадка бетона

9. Ползучесть бетона

 

10. Смятие бетона под витками спиральной или кольцевой арматуры (при диаметре конструкции до 3 м)

 

11. Деформация обжатия стыков между блоками (для конструкций, состоящих из блоков)

 

Минимальное значение потерь определяют в соответствии с п.9.1СП.

 

 

4.4 Определить несущую способность прямоугольного сечения изгибаемого железобетонного элемента с одиночной арматурой. Сечение элемента 250×500мм, а =3см. Бетон тяжелый класса В20. Арматура класса А400, 2 стержня, диаметром 12 мм

 

Решение:

 

1. Определяем расчетные характеристики материалов:

Для бетона класса В20 расчетное сопротивление на сжатие R_в= 11,5 МПа. Для арматуры класса А400 расчетное сопротивление растяжению R_s=350 МПа. Площадь сечения арматуры 2Ø12 А400 А_s=226 мм².

2. Рабочая высота сечения:

 

h₀=h – a= 500-30=470 мм.

 

3. Высота сжатой зоны бетона:

 

_{x =} ^R s^As ₌ ^{350 × 226} _{= 27,52 мм,}

 

R _вb 11,5 × 250

 

4. Находим относительную высоту сжатой зоны:

 

x = ^x, ho

x = ^27,52₄₇₀ = 0,06,

 

 

5. Принимаем ξr по таблице СП и сравниваем ξ; ξr=0,531, соответственно:

 

 

6. Несущая способность балки определяется по формуле:

 

Mu = R _в bх(h ₀ - 0,5x) = 11,5 × 250 × 27,52(470 - 0,5 × 27,52) =

 

= 36097708 × мм = 36,1кН × м.

 

Вывод: Несущая способность элемента 36,1 кНм.