Железобетон: Расчет колонн

Расчет колонн и других сжимаемых элементов, где их вертикальные нагрузки действуют концентрически относительно нейтральной оси элементов конструкции. В этих ситуациях эти конструктивные элементы нагружаются в осевом направлении прямыми сжимающими напряжениями.

Бетонные колонны представляют собой конструктивные элементы, повышающие прочность конструкции, а также выдерживающие и поддерживающие вертикальные нагрузки. Чтобы отличить бетонные колонны от бетонных опор и стен, больший размер поперечного сечения не должен превышать меньший размер более чем в четыре раза.

На практике вертикальные нагрузки действуют эксцентрично относительно нейтральной оси элемента конструкции. Следовательно, на практике при проектировании конструкции необходимо учитывать как сжимающие напряжения, которые действуют концентрически по отношению к нейтральной оси элемента конструкции, так и напряжения изгиба, вызванные сжимающими напряжениями, которые действуют эксцентрично по отношению к нейтральной оси элемента конструкции. . Сосредоточьтесь на сжимающих напряжениях, которые действуют концентрически относительно нейтральной оси в проектах схем.

Бетонные колонны считаются связанными , если общая конструкция рассчитана на сопротивление боковым нагрузкам. Раскосные колонны — это колонны в системе устойчивости с поперечными или стержневыми стенками. Несвязанные колонны — это колонны в системе, где единственными конструктивными элементами, обеспечивающими общую устойчивость конструкции, являются колонны.

Колонны считаются короткими, если гибкость меньше 15 для колонн с раскосами или 10 для колонн без связей.

●     Короткие колонны — Разрушение при раздавливании вызвано прямыми сжимающими напряжениями

●     Тонкие колонны — боковое выпучивание и раздавливание вызваны прямыми напряжениями сжатия и напряжениями изгиба, вызванными внецентренными напряжениями сжатия. Степень отказа зависит от условий фиксации конца и коэффициента гибкости, который представляет собой деление эффективной длины на радиус вращения.

1. Определить fy и fcu

2. Определить приложенную динамическую и стационарную нагрузки на колонну

3. Определить площадь вспомогательной нагрузки на колонну

4. Определите количество этажей, которые поддерживает колонна

5. Определите общие нагрузки, действующие на колонну, используя приведенное ниже уравнение Площадь   x   Коэффициент упругого сдвига

, где LL = временная нагрузка

DL = статическая нагрузка

Коэффициент ULS = 1,6 (для консервативных целей)

Коэффициент упругого сдвига = 1,25

 6. Определите процент арматуры, которую должна иметь колонна, и значение X. Например, если бы было выбрано армирование 3 %, мы бы использовали N/21.

Площадь колонны (Ac) может быть оценена по

Максимальное количество арматуры в бетонных элементах (балки, колонны или плиты) не должно превышать 4%.

7. Определите требуемую площадь бетона, Ac_req = N/X, где X – значение, указанное в таблице выше.

8. Определите размеры бетонной колонны с размерами b и h, что даст Ac_prov = b x h > Ac_req

9, Определите приложенный момент к колоннам

Чтобы оценить приложенный к колоннам момент, предложено умножить осевую нагрузку от пола над колонной на:

●     25 – внутренние колонны

●     5 – краевые колонны

●     2 – угловые колонны

Рабочий проект:

1. Найдите эффективную высоту, le, колонны

le = β x  l

, где l = полная длина

β = значения из таблицы ниже

Конечное условие 1 = конец колонны полностью удерживается моментом соединение

Конечное условие 2 = конец колонны частично закреплен монолитным соединением

Конечное условие 3 = конец колонны просто поддерживается

2. Определите, является ли колонна короткой.

Если ley / b < 15 и lex / h < 15, это короткий столбец.

Если оба соотношения больше 15, это узкий столбец.

, где lex = эффективная высота относительно большой оси

ley = эффективная высота относительно малой оси,

Обычно усиленные колонны должны проектироваться короткими, а не тонкими.

3. Найдите необходимую площадь стальной арматуры, Asc_req

Достаточное количество стальной арматуры и размещение арматуры помогают предотвратить растрескивание бетонной колонны. Следует использовать дополнительное армирование, такое как переплеты, вертикальные звенья или связи. Эта дополнительная арматура противостоит боковому выпучиванию, вызванному сжимающими напряжениями основной арматуры. Галстук должен быть размещен на каждом угловом стержне. Расстояние от одного арматурного стержня до другого должно быть не менее 150 мм.

Армирование у поверхности бетона более эффективно противостоит изгибающим моментам, чем арматура, размещенная в центре колонны.

Уравнение для короткой колонны со связями, которая поддерживает примерно симметричное расположение балок и где свойства и размеры этих балок не отличаются более чем на 15 %, показано ниже. 2) 92)

Asc = площадь армирования

Примечание. Если Asc_req отрицательно, используйте приведенное ниже уравнение.

Asc_req  =  0,4%  x  Ac_nominal

 Примечание. Расчетный момент для тонких колонн включает дополнительный момент, вызванный эксцентриситетом геометрического сечения.

4. Найдите подходящее количество арматурных стержней и размер арматурных стержней,

5. Найдите площадь, предусмотренную арматурными стержнями, спроектированными, Как предусмотрено.

КАК УКРЕПЛЯЮТСЯ КОЛОННЫ?

Перейти к основному содержанию

Назир Бхаткар

Старший менеджер по развитию бизнеса

Опубликовано 21 декабря 2020 г.

+ Подписаться

Колонны железобетонные бетонные несущие конструкции, предназначенные для передачи нагрузок от вышестоящих конструкций на фундаменты или стены. Колонны используются на этажах, для крепления их на капителях или консолях верхних этажей. Они также имеют опору столба.

Армирование железобетонных колонн для возведения фундамента и несущих стен необходимо сразу по нескольким причинам.

Позволяет:

1. Повысить прочность монолитной железобетонной конструкции.
2. Улучшает взаимодействие различных частей колонн (основная опора, капители, подколонны, консоли).
3. Предотвращает растрескивание.
4. Позволяет ремонтировать железобетонные конструкции.
5. Снижает вероятность разрушения опоры с течением времени.
6. Позволяет выливать крупные несущие опоры сечением 300×300 и 400×400 мм, не опасаясь за их судьбу в будущем.

Все это возможно благодаря работе арматурного каркаса. Использование арматуры для железобетонных колонн решает основную проблему бетона – его хрупкость.

Красота железобетонных фундаментных конструкций и несущих опор заключается в их совместной работе. Бетон фундамента отлично работает на сжатие, а арматура на изгиб. Поэтому схема их соединения позволяет создать универсальный тип строительных элементов .

Качественный арматурный каркас за счет взаимодействия с бетоном предохраняет его от растрескивания, предотвращает его разрушение по прошествии времени или внешних воздействий, например, сейсмических подвижек.

И вообще строительство капитальных зданий, особенно промышленных, немыслимо без применения железобетонных конструкций фундамента и опор.

Рассмотрим проектирование железобетонных колонн, чтобы в дальнейшем понимать, какая схема и чертеж им нужны.

На чертеже любой несущей опоры, передающей нагрузки на полость фундамента, видно, что она состоит из нескольких основных частей. В частности, на схеме предусмотрено наличие:

• части коренной опоры;
• капители или консоли;

Чертеж основной части представляет собой вытянутый прямоугольник, минимальный размер сечения которого составляет примерно 150×150 мм. Максимальный размер сечения не ограничивается 500×500 мм, хотя последний целесообразно использовать только при взаимодействии с плоскими конструкциями фундамента.

В верхней части колонн расположены капители или консоли — это опоры перекрытий . Капители представляют собой выступы, на которые можно монтировать полы. Такая схема упрощает работу строителей, позволяет экономить на материалах, в частности значительно сокращает использование балок.

ИЗУЧИТЕ ОНЛАЙН-ПРАКТИЧЕСКИЙ КУРС ПО ОЦЕНКЕ И РАСЧЕТУ, КОТОРЫЙ ИМЕЕТ 30-ДНЕВНУЮ ГАРАНТИЮ ВОЗВРАТА ДЕНЕГ. НАЖМИТЕ ЗДЕСЬ, ЧТОБЫ УЗНАТЬ ПОДРОБНЕЕ.

• Прозрачный бетон.