Формы поперечных сечений сжатых железобетонных колонн

1.

Рис.8.1. Формы поперечных сечений сжатых железобетонных колонн
8.1

2.

e0 = M / N + ea ,
(8.1)
где: M – изгибающий момент;
N – сжимающая сила,
ea – случайный эксцентриситет.
ξ ≤ ξR - случай больших эксцентриситетов,
ξ > ξ R - случай малых эксцентриситетов.
ξR = xR / h0 = 0,8 / (1 + (εs,eℓ / εb2)),
Рис.8.2. Схемы нагружения
железобетонных колонн:
а – центральное нагружение:
б – колонна с консолью;
в – общий случай нагружения
колонны
(8.2)
где: εs,el - относительная деформация растянутой
арматуры при напряжениях, равных RS;
εs,el = RS /ES;
εb2 – относительная деформация бетона при
напряжениях, равных Rb, принимаемая для
бетонов класса В60 и ниже εb2 = 0,0035.
8.2

3.

Высоту сжатой зоны х определяют:
для случая больших эксцентриситетов, при ξ = x/h0 ≤ ξR,
по формуле
(8.3)
для случая малых эксцентриситетов, при ξ = x/h0 > ξR, по
формуле
(8.4)
Рис.8.3. Схема усилий в поперечном сечении сжатого
прямоугольного элемента:
а - случай больших эксцентриситетов;
б – случай малых эксцентриситетов;
1 – продольная ось элемента; 2 – граница сжатой зоны
8.3

4.

N e ≤ Rb b x (h0 – 0,5 x) + Rsc AIs (h0 – aI),
(8.5)
где: e - расстояние от точки приложения продольной силы N до центра тяжести сечения растянутой или
наименее сжатой (при полностью сжатом сечении элемента) арматуры
e = η·e0 + (0,5h – a),
(8.6)
η – коэффициент, учитывающий увеличение эксцентриситета e0 вследствие прогиба внецентренно
сжатого элемента от действия внешних усилий.
η = 1/(1 –N/NCR),
(8.7)
где: NCR – условная критическая сила,
NCR = π2 D /ℓ02,
(8.8)
D - жесткость железобетонного элемента в предельной стадии по прочности,
D = kbEbIb + ksEsIs,
(8.9)
где: Eb и Es – соответственно модули упругости бетона и арматуры;
Ib - момент инерции сечения бетона относительно оси, проходящей через центр тяжести поперечного
сечения элемента
Ib = b·h3/12,
(8.10)
Is – момент инерции всей продольной арматуры, относительно той же оси
Is = As(0,5h – a)2 + AIs (0,5h – aI)2,
kb = 0,15|(φi (0,3+ e0/h)),
причем должно соблюдаться условие 0,15≤ e0/h ≤ 1,5;
(8.11)
(8.12)
8.4

5.

Для колонн многоэтажных зданий, при числе пролетов не менее двух и жестких
узлах сопряжений ригелей и колонн, при монолитном варианте ℓ0 = 0,7 Н,
при сборном каркасе ℓ0 = Н, (Н – высота этажа).
Таблица 8.1
Класс бетона
φ при l0/h, равном
6
10
15
20
В20 - В55
0,92
0,9
0,83
0,7
В60
0,91
0,89
0,80
0,65
В80
0,90
0,88
0,79
0,64
8.5

6.

Допускается расчетную длину ℓ0 элементов постоянного поперечного сечения по
отношению к геометрической длине сжатого элемента ℓ принимать равной:
• для элементов с шарнирным опиранием на двух концах - 1,0ℓ;
• с жесткой заделкой (исключающей поворот опорного сечения) на одном конце и
незакрепленным другим концом (консоль) - 2,0ℓ;
• с шарнирным несмещаемым опиранием на одном конце, а на другом конце: с жесткой (без
поворота) заделкой - 0,7ℓ; с податливой (при ограниченном повороте) заделкой - 0,9ℓ;
• с податливым шарнирным опиранием (допускающем ограниченное смещение опоры) на одном
конце, а на другом конце: с жесткой (без поворота) заделкой - 1,5ℓ; с податливой
• (с ограниченным поворотом) заделкой - 2,0ℓ;
• с несмещаемыми заделками на двух концах: жесткими (без поворота) - 0,5ℓ; податливыми (с
ограниченным поворотом) - 0,8ℓ;
• с ограниченно смещаемыми заделками на двух концах: жесткими (без поворота) - 0,8ℓ;
• податливыми (с ограниченным поворотом) - 1,2ℓ.
8.6

7.

Рис.8.4. Армирование центрально сжатых колонн:
1 – сварные плоские каркасы; 2 – соединительные стержни; 3 – промежуточные
стержни; 4 – шпильки; 5 – хомуты
8.7

8.

Рис.8.5. Армирование железобетонных
колонн при действии сжимающей силы и
изгибающего момента:
а,б – однорядное и двухрядное армирование
наименее сжатой зоны;
в – армирование сварными каркасами;
д – армирование вязанными каркасами;
1 – сварные плоские каркасы;
2 – соединительные стержни;
3 – шпильки; 4 – хомуты
8.8

9.

Рис.8.6. Центрально сжатые
элементы усиленные косвенным
армированием:
а – спиралями; б – сварными кольцами;
в – сварными сетками
8.9