Область распространения и конструкции ж/б колонн.

Железобетонные колонны состоят из двух разнородных материалов. Стальная продольная арматура обычно составляет 1-3% от площади поперечного сечения, но её наличие позволяет не только увеличить прочность, но и обеспечивает транспортирование и монтаж сборных ж/б колонн. Обладая большой несущей способностью и относительно небольшой стоимостью, они широко применяются в промышленном, гражданском, с/х строительстве в качестве элементов каркаса и отдельных опор. Наиболее простым является колонна квадратного сплошного сечения.

При больших длинах они могут быть решетчатыми; по высоте – постоянного или переменного сечения. Колонны переменного сечения передают нагрузки, расположенные на разной высоте (от ферм покрытия и мостовых кранов)

Основным случаем потери несущей способности ж/б колонн является потеря общей устойчивости. Причем, если продольные стержни арматуры не закрепить поперечными стержнями, то они, потеряв устойчивость раньше бетона, выпучиваются и разрушают защитный слой (а). Для исключения этого явления к продольным стержням привариваются или привязываются проволокой поперечные стержни, которые уменьшают расчетную длину рабочих продольных стержней (б).

При правильной постановке поперечных стержней бетон и продольная арматура разрушаются одновременно. Отсюда, основными целями расчета являются:

· Подбор необходимого количества продольной арматуры, обеспечивающей общую устойчивость

· Постановка поперечных стержней на расстояниях, исключающих потерю продольной арматурой устойчивости раньше, чем вся колонна

Расчет ж/б колонн со случайным эксцентриситетом

Чаще всего поперечное сечение колонны выполняется квадратным, прямоугольным и круглым. В сжатых ж/б элементах сложно добиться центрального сжатия, так как неоднородность бетона, неточность постановки арматуры, особенности опирания на них конструкций приводят к тому, что практически все элементы можно рассматривать как внецентренно сжатые. Для практических расчетов элементы, на которые действует сжимающая сила, приложенная без эксцентриситета, разрешено условно относит к центрально сжатым. Такие элементы принято называть сжатыми элементами со случайным эксцентриситетом.

Случайный эксцентриситет (е_о) принимается равным большему из двух значений 1/600 длины колонны или 1/30 ширины сечения, но не менее 10мм.

Принимаются следующие условия расчета:

· Продольное армирование выполняется стержнями, расположенными вдоль двух сторон по углам сечения (симметричное армирование)

· Отношение расчетной длины колонны к меньшей стороне поперечного сечения не должно превышать 20, т.е. l_o/h ≤ 20

· Коэффициент (процент) армирования, 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%)

При значениях μ меньше указанных в таблице, колонна считается бетонной.

Оптимально, если процент армирования принимается в пределах

1 – 2%

Базовая формула несущей способности выведена для однородного материала, для ж/б колонны она преобразуется как сумма несущих способностей бетона и арматуры.

Основная расчетная формула для центрально сжатых колонн прямоугольного сечения принимает вид

где R_sc –расчетное сопротивление сжатой арматуры,

R_b – расчетное сопротивление бетона сжатию (призменная прочность)

γ_b2 – коэффициент условия работы бетона (для тяжелого бетона γ_b2 = 0,9)

b – ширина сечения

h – высота сечения

A_s , A^|_s – площади сечения арматуры, соответственно по одной и по другой стороне сечения.

φ – коэффициент продольного изгиба

φ = φ_b + 2(φ_sb – φ_b)α_s ≤ φ_sb

φ_sb ,φ_b определяются по таблице в зависимости от отношения расчетной длины колонны к меньшей стороне сечения колонны h и от отношения нагрузок – соответственно длительной части нагрузки ко всей нагрузке N_i/N

Расчетная длина колонны принимается в гражданских зданиях высоте этажа.