Сжатые элементы. Конструктивные особенности.

К центрально-сжатым элементам условно относят: промежуточные колонны в зданиях и сооружениях; верхние пояса ферм, загруженных по узлам; восходящие раскосы и стойки ферменной решётки, а так же др. конструктивные элементы. Из-за несовершенства геометрических форм чаще встречается внецентренное сжатие со случайным эксцентриситетом, а не центральное.

Форма сечения – квадратная и прямоугольная чаще, реже круглая, многогранная, двутавровая. Размеры по расчёту. Рекомендуются кратные 50 мм. Бетон не ниже В15 для сжатых элементов.

Арматура

Продольная: А400, (для сильно нагруженных – А500 – А600) диаметром 6-40 мм для колонн при b больше 250.

Поперечная: А240, (для сильно нагруженных – А400 – В500)

Виды каркасов: сварные, вязанные.

Размещение арматуры в сечении: расстояние между продольными стернями минимальное 50 мм – при вертикальном бетонировании, 25-30 при горизонтальном бетонировании. Не меньше диаметра продольной арматуры. Максимально 400 мм – в перпендикулярном направлении плоскости изгиба, 500 мм – в направлении плоскости изгиба. Принимаются конструктивно без расчёта.

Расстояние между поперечными стержнями не больше 15d и не больше 500 мм, d наименьший диаметр продольной арматуры. Диаметр поперечных стержней берём из условия свариваемости. В вязаных каркасах d не менее 6 мм и не менее 0,25 от наибольшего диаметра продольной арм.

Во всех случаях элементы из тяжёлого бетона и бетона на пористых заполнителях должны иметь гибкость в любом направлении : λ=l₀/i<200 ; колонны зданий: λ=l₀/i<120

42) Расчётные случаи сжатых элементов. Учёт влияния продольного изгиба.

При нагружении элементов любого симметричного сечения, внецентренно сжатых в плоскости симметрии, до предела несущей способности наблюдается два случая разрушения.
1й – относится к внецентренно сжатым элементам с относительно большим эксцентриситетами продольной силы. Разрушение начинается с достижения предела текучести в растянутой арматуре, заканчивается достижением предельного сопротивления бетона и арматуры сжатой зоны при сохранении в растянутой арматуре постоянного напряжения. Процесс разрушения происходит плавно.

2ой – относится к внецентренно сжатым элементам с относительно малыми эксцентриситетами сжимающей силы. В этом случае 2 варианта напряжённого состояния: когда всё сечение сжато и когда сжата его большая часть ближайшая к продольной силе, а противоположная часть чуть растянута. Разрушается в следствие преодоления предельных сопротивлений материалов.

Из плоскости изгиба проверяют на действие продольной силы со свободным случайным эксцентриситетом.

М= N*e₀

Гибкий внецентренно сжатый элемент под влиянием момента прогибается е₀ – увеличивается

Расчёт таких элементов рекомендуется производить по деформированной схеме.

ƞ=

N_cr – условная критическая сила

D – жёсткость

Если N > N_cr то требуется увеличить размеры сечения.

43) Расчёт сжатых элементов при случайных эксцентриситетах и их армирование

Сжатые элементы бывают условно центрально сжатыми и внецентренно сжатыми.

Чистого центрального сжатия не существует по причине отклонения реальных размеров элемента от проектных, из-за неоднородности бетона и др. Поэтому при, казалось бы, центральном приложении сжимающей силы к элементу на самом деле происходит его внецентренное сжатие с так называемым. случайным эксцентриситетом ε_a . Принято считать, что если , то такой элемент допускается рассматривать как центрально сжатый (поэтому его и называют условно центрально сжатым). Правда, это может быть отнесено только к элементам прямоугольного сечения, симметрично армированным сталью классов А240, 300, 400, 500 и имеющим расчётную длину l₀ ≤20h.

Расчёт условно центрально сжатых элементов по прочности производится из условий

N≤N_ult и N₁ ≤N_ult

где N - продольное сжимающее усилие от постоянных и временных (длительных и кратковременных) нагрузок (кратковременное действие);

N₁ - продольное сжимающее усилие от постоянных и временных длительных нагрузок (длительное действие);

N_ult - предельное значение продольной силы, которое может воспринять элемент и определяемое по формуле

здесь ϕ - коэффициент, принимаемый при длительном действии нагрузки по таблице

l₀ - расчётная длина элемента; в частности, для сборных колонн многоэтажных зданий, кроме колонн первого этажа, она равна H, для сборных колонн первого этажа и монолитных колонн – 0,7H , H- высота этажа;

A=hb - площадь сечения элемента; для квадратного поперечного сечения A=h² ;

A_s.set - площадь сечения всей продольной арматуры в сечении элемента.

Последовательность расчёта условно центрально сжатого элемента следующая.

· Принять ϕ= 1; . Здесь μ- коэффициент армирования поперечного сечения.

Тогда, заменив усилие N_ult усилием N, получим:

· В качестве расчётного значения симметричной арматуры принять наибольший из двух полученных результатов.

44) Расчёт внецентренно сжатых элементов с большим эксцентриситетом.

Напряжённое состояние по характеру близко к напряжённому состоянию изгибаемых непереармированных элементов. Часть сечения более удалена от точки приложения силы, растянута, имеет трещины, расположенные нормально к продольной оси элемента: растягивающее усилие воспринимается арматурой. Разрушение начинается с достижения предела текучести в растянутой арматуре, заканчивается достижением предельного сопротивления бетона и арматуры сжатой зоны при сохранении в растянутой арматуре постоянного напряжения. Процесс разрушения происходит плавно.

Уравнение равно-действия:

45) Расчёт внецентренно сжатых элементов с маленьким эксцентриситетом.

В этом случае 2 варианта напряжённого состояния: когда всё сечение сжато и когда сжата его большая часть ближайшая к продольной силе, а противоположная часть чуть растянута. Разрушается в следствие преодоления предельных сопротивлений материалов.