Виды и конструктивные особенности сжатых элементов с гибкой продольной арматурой

К центрально сжатым элементам условно относят промежуточные колонны в зданиях и сооружениях, верхние пояса ферм, загруженные по узлам, раскосы и стойки ферменной решетки. По форме поперечного сечения сжатые элементы со случайным эксентресистетом выполняют чаще квадратными или прямоугольными.

Сжатие может быть центральной и внецентральной. Колонны армируются продольной стержневой арматурой диаметром не ниже 12 мм, преимущественно класса A-III и А_т IXc.

колонны сечением до 400х4000 можно армировать 4 продольными стержнями

Если более 600мм ставятся 3 арматуры.

Диаметр хомутов в вязаных каркасах вне­центренно сжатых линейных элементов должен при­ниматься не менее 0,25 d и не менее 5 мм, где d — наибольший диаметр продольных стержней.

Диаметр хомутов в вязаных каркасах изгибае­мых элементов должен приниматься, мм, не менее:

при высоте сечения элемента, равной

или менее 800 мм............. 5

то же, свыше 800 мм........ 8

Соотношение диаметров поперечных и продоль­ных стержней в сварных каркасах и сварных сетных устанавливался из условия сварки по соответствующим нормативным документам.

6. Методика расчета прочности внецентренно сжатых элементов прямоугольного профиля, работающих при условии х≤ ξ_r h₀.

При расчете внецентренно сжатых железо­бетонных элементов необходимо учитывать слу­чайный начальный эксцентриситет согласно указа­ниям п. 1.21, а также влияние прогиба на их несущую способность согласно указаниям п. 3.24. 1.21.

При расчете по прочности бетонных и желе­зобетонных элементов на действие сжимающей про­дольной силы должен приниматься во внимание случайный эксцентриситет е_а, обусловленный не учтенными в расчете факторами. Эксцентриситет е_а в любом случае принимается не менее 1/600 дли­ны элемента или расстояния между его сечениями, закрепленными от смещения, и 1/30 высоты сечения. Кроме того, для конструкций, образуемых из сборных элементов, следует учитывать возможное взаимное смещение элементов, зависящее от вида конструкций, способа монтажа и т. п.

Для элементов статически неопределимых конст­рукций значение эксцентриситета продольной силы относительно центра тяжести приведенного сечения е ₀ принимается равным эксцентриситету, получен­ному из статического расчета конструкции, но не менее е_а. В элементах статически определимых конструкций эксцентриситет е ₀ находится как сум­ма эксцентриситетов ¾ определяемого из статического расчета конструкции и случайного. При расчете внецентренно сжатых элементов следует учитывать влияние прогиба на их несущую способность, как правило, путем расчета конструк­ций по деформированной схеме (см. п. 1.15). Допускается производить расчет конструкций по недеформированной схеме, учитывая при гибкости l ₀/ i > 14 влияние прогиба элемента на его проч­ность, определяемую из условий (36), (40) и (65), путем умножения e ₀ на коэффициент h.

При этом условная критическая сила в формуле (19) для вычисления h принимается равной:

где l ₀ — принимается согласно указаниям п. 3.25; d _e — коэффициент, принимаемый согласно указаниям п. 3.6;

j _l — коэффициент, определяемый по фор­муле (21), при этом моменты М и М_l определяются относительно оси, парал­лельной линии, ограничивающей сжатую зону и проходящей через центр наибо­лее растянутого или наименее сжатого (при целиком сжатом сечении) стержня арматуры, соответственно от действия полной нагрузки и от действия постоян­ных и длительных нагрузок. Если изги­бающие моменты (или эксцентрисите­ты) от действия полной нагрузки и от действия постоянных и длительных на­грузок имеют разные знаки, то следует учитывать указания п. 3.6;

j _р — коэффициент, учитывающий влияние предварительного напряжения армату­ры на жесткость элемента; при равно­мерном обжатии сечения напрягаемой арматурой j _р определяется по фор­муле здесь s_bp — определяется при коэф­фициенте g _sp < 1,0; R_b — принимается без учета коэффициентов условий работы бетона; в формуле значение e ₀/ h принима­ется не более 1,5; a = E_s / E_b.

Для элементов из мелкозернистого бетона груп­пы Б в формулу (58) вместо значения 6,4 подставляется значение 5,6. При расчете из плоскости действия изгибающего момента эксцентриситет продольной силы е ₀ прини­мается равным значению случайного эксцентрисите­та (см. п. 1.21).

В общем случае расчет внецентренно сжатых железобетонных элементов проводят в третьей стадии напряженно-деформированного состояния, составляя при этом следующие уравнения равновесия:

SM = 0; SN_х = 0.

M = N × e £ R_b×A_b×(h₀ - x/2) + R_sc×A_s’×(h₀ – a’);

N £ R_b×A_b + R_sc×A_s’ - s_s×A_s

(при x£x_R - случай больших эксцентриситетов).

Уравнения равновесия примут вид:

M = N × e £ R_b×b×x×(h₀ - x/2) + R_sc×A_s’×(h₀ – a’);

N £ R_b× b×x + R_sc×A_s’ - R_s×A_s где e = e₀ + h/2 – a.

При симметричном армировании:

A_s = A_s’ и R_s = R_sc; N £ Rb× b×x;

7. Методика расчета прочности внецентренно сжатых элементов прямоугольного профиля, работающих при условии х >ξ_Rh₀.

3.19. При расчете внецентренно сжатых железо­бетонных элементов необходимо учитывать слу­чайный начальный эксцентриситет согласно указа­ниям п. 1.21, а также влияние прогиба на их несущую способность согласно указаниям п. 3.24.

3.20. Расчет прямоугольных сечений внецентренно сжатых элементов, указанных в п. 3.11, следует производить:

(36)

Черт. 6. Схема усилий и эпюра напряжений в сечении, нор­мальном

к продольной оси внецентренно сжатого железобетонного элемента,

при расчете его по прочности

б) при x = x/h ₀> x_R — также из условия (36), но при этом высота сжатой зоны определяется:

для элементов из бетона класса В30 и ниже с ненапрягаемой арматурой классов А-I, А-II, А-III — из формулы

(38)где (39)

для элементов из бетона класса выше В30, а так­же для элементов с арматурой класса выше А-III (ненапрягаемой и напрягаемой) — из формул (66) и (67) или (68).

(67)

Если значение s_si, полученное по формуле (67), для арматуры классов А-IV, А-V, А-VI, Ат-VII, В-П, Вр-II, К-7 и К-19 превышает b R_si, то напряже­ние s_si следует определять по формуле

(68)

3.24. При расчете внецентренно сжатых элементов следует учитывать влияние прогиба на их несущую способность, как правило, путем расчета конструк­ций по деформированной схеме (см. п. 1.15).

Допускается производить расчет конструкций по недеформированной схеме, учитывая при гибкости l ₀/ i > 14 влияние прогиба элемента на его проч­ность, определяемую из условий (36), (40) и (65), путем умножения e ₀ на коэффициент h. При этом условная критическая сила в формуле (19) для вычисления h принимается равной:

(58)

где l ₀ — принимается согласно указаниям п. 3.25;

d _e — коэффициент, принимаемый согласно указаниям п. 3.6;

j _l — коэффициент, определяемый по фор­муле (21), при этом моменты М и М_l определяются относительно оси, парал­лельной линии, ограничивающей сжатую зону и проходящей через центр наибо­лее растянутого или наименее сжатого (при целиком сжатом сечении) стержня арматуры, соответственно от действия полной нагрузки и от действия постоян­ных и длительных нагрузок. Если изги­бающие моменты (или эксцентрисите­ты) от действия полной нагрузки и от действия постоянных и длительных на­грузок имеют разные знаки, то следует учитывать указания п. 3.6;

j _р — коэффициент, учитывающий влияние предварительного напряжения армату­ры на жесткость элемента; при равно­мерном обжатии сечения напрягаемой арматурой j _р определяется по фор­муле

(59)

здесь s_bp — определяется при коэф­фициенте g _sp < 1,0;

R_b — принимается без учета коэффициентов условий работы бетона;

в формуле (59) значение e ₀/ h принима­ется не более 1,5;

a = E_s / E_b.

Для элементов из мелкозернистого бетона груп­пы Б в формулу (58) вместо значения 6,4 подставляется значение 5,6.

При расчете из плоскости действия изгибающего момента эксцентриситет продольной силы е ₀ прини­мается равным значению случайного эксцентрисите­та (см. п. 1.21).