Расчет сжатых железобетонных колонн со случайным эксцентриситетом
Чаще всего поперечное сечение колонн выполняют квадратного, прямоугольного и круглого вида, возможны и другие формы сечений (рис. 5.19).
В сжатых железобетонных элементах сложно добиться центрального сжатия, так как несовершенство геометрических форм колонн, особенности опирания на них конструкций, неточность постановки арматуры, неоднородность бетона и т.п. приводят к тому, что практически все сжатые железобетонные элементы можно рассматривать как внецентренно сжатые. Для практических расчетов элементы, на которые действует сжимающая сила, приложенная без эксцентриситета (отсутствует изгибающий момент), разрешено условно относить к центрально сжатым. Такие элементы принято называть сжатыми элементами со случайнымI эксцентриситетом. Случайный эксцентриситет обозначается еа и I принимается равным большему из двух значений: ]/т длины элемента, до ширины сечения, но не менее 10 мм. В дальнейшем не 1 будем акцентировать на этом внимание, так как наличие случайногоэксцентриситета (при симметричном армировании сечения I иотношении IJh < 20) не влияет на расчет.
Рассмотрим простые случаи расчета колонн, ограничив их следующими условиями:
• на колонны действует нагрузка, приложенная со случайным | эксцентриситетом;
• рассматриваемые колонны будем принимать прямоугольногопоперечного сечения;
продольное армирование выполняется стержнями арматуры, рас-I положенными вдоль двух сторон по углам сечения (симметричное I армирование: As = А',) — это наиболее простой случай (рис. 5.20, а). I Возможно армирование шестью, восемью и большим количеством стержней (рис. 5.20, б), но при этом возникают особенности расчета, на которые мы не будем указывать;
• отношение расчетной длины колонны /0 к меньшей стороне поперечного сечения не должно превышать 20, т.е. l0/h < 20 ;
• коэффициент (процент) армирования ц, т.е. отношение площади поперечного сечения арматуры к площади сечения колонны, чаще всего находится в пределах от 0,004 до 0,03 (0,4—3%):
(5.13) (5.13, а)
При значениях ц меньше указанных в табл. 5.5 колонна считается бетонной; при значениях ц больше 3% меняются расчетные формулы. Оптимально, если процент армирования принимается в пределах 1—2 %.
Базовая формула (5.2) N< <pRA выведена для однородного материала, для железобетонной колонны она преобразуется как сумма несущих способностей бетона и арматуры. При принятых стандартных обозначениях прочностных характеристик арматуры и бетона и учете некоторых особенностей в их работе основная расчетная формула для центрально-сжатых колонн прямоугольного (квадратного) сечения принимает вид
(5.14)
На первый взгляд, формулы (5.2) и (5.14) полностью различаются, но, если представить несущую способность колонны как сумму несущих способностей стали и бетона, можно увидеть соответствие базовой формулы и формулы, применяемой для расчета железобетонных колонн со случайным эксцентриситетом:
Остановимся подробнее на каждой из величин, входящих в формулу (5.14), и порядке их определения:
Rsc — расчетное сопротивление сжатой арматуры (табл. 2.8); Rb — расчетное сопротивление бетона сжатию (призменная прочность) (табл. 2.6);
уЬ2 — коэффициент условий работы бетона (для тяжелого бетона и при учете постоянных, длительных и кратковременных на-! грузок у*2 = 0,9, табл. 15 СНиП 2.03.01-84*).
В случае если колонна бетонируется в вертикальном положении (высота слоя бетонирования свыше 1,5 м, следует призменную прочность бетона дополнительно умножать на коэффициент условия работы уи = 0,85 (для тяжелого бетона), а при бетонировании монолитных железобетонных колонн с наибольшим размером сечения менее 30 см — на коэффициент уЬ5 = 0,85; Ъ и h — размеры поперечного сечения колонны, см; As и A's — площади сечения арматуры, соответственно по одной стороне сечения и по другой стороне (см. рис. 5.20); как правило, они определяются расчетом из формулы (5.14).
В колоннах со случайным эксцентриситетом растянутая арматура, которая обозначается А„ отсутствует, так как все ее сечение сжато, но в расчетах сохранены обозначения, принятые для внецентренно сжатых колонн, где возможно наличие растянутой и сжатой арматуры;
Ф — коэффициент продольного изгиба колонны:
(5.15)
где фЛ и фЛ.А определяются по табл. 5.6 в зависимости от отношения расчетной длины колонны /0 к меньшей стороне сечения колонны h и от отношения нагрузок — соответственно длительной части нагрузки ко всей нагрузке NJN.
При расчете колонн гражданских зданий расчетную длину можно принимать равной высоте этажа /0 = Яэт (в общем случае /0 « ц/);
(5.16)
где ц— коэффициент армирования (формула 5.13): |
Из формулы (5.15) следует, что продольный изгиб железобетонной колонны зависит от продольного изгиба бетона (учитывается коэффициентом фА) и арматуры (учитывается коэффициентом ф,Л).
На основании формулы (5.14) решаются два типа задач: подбор сечения арматуры (тип 1) и проверка несущей способности колонны (тип 2).
Дата добавления: 2015-09-02; просмотров: 12198;