7.4.2 Конструирование сжатых элементов

Форму и размеры поперечных сечений сжатых железобетонных элементов назначают с учетом требований прочности, жесткости, технологических, конструктивных, а также архитектурных требований к конструируемому элементу.

При учете только случайного эксцентриситета (т.е. е_а) наиболее рациональной формой поперечного сечения элемента является геометрическая фигура, где каждая система центральных осей является главной (рис.1.38.).

Рис.1.38. Рекомендуемые формы поперечных сечений стоек (колонн) при учете только случайного эксцентриситета

При начальном эксцентриситете е_o>е_a применяют сечения, более развитые в плоскости действия изгибающих моментов (см.рис.1.39.)

Рис.1.39. Рекомендуемые формы поперечных сечений сжатых железобетонных элементов (при е_on>е_a)

Соотношение сторон прямоугольных сечений принимают от 1:1,5 до 1:3.

Кроме того, размеры сечений должны быть такими, чтобы гибкость элемента в любой плоскости не превышала следующих предельных значений (см.п.8.2.2.СП52-101-2003):

- - для любых железобетонных элементов (для элементов с прямоугольным поперечным сечением l_0/h≤60);

- - для колонн, являющихся элементами зданий (для колонн с прямоугольным поперечным сечением l_0/h≤35);

- - для бетонных элементов (для элементов с прямоугольным поперечным сечением l_0/h≤60),

где l₀ – расчетная длина элемента, зависящая от условий закрепления и конструкции элемента (l₀=μ l);

μ – коэффициент, зависящий от условий закрепления стойки (колонны);

l – фактическая длина стойки (колонны);

- приведенный радиус инерции в плоскости действия момента;

- приведенный момент инерции площади поперечного сечения относительно главной центральной оси, перпендикулярной плоскости действия изгибающего момента;

h – размер прямоугольного сечения в плоскости действия изгибающего момента.

Железобетонные колонны (стойки) изготавливают из бетона класса не ниже В15, а для тяжелонагруженных колонн – не ниже В25. Продольную арматуру сжатых элементов выполняют из классов А500 и выше.

Минимальные проценты армирования следует определять по формулам (1.89)

и

и принимают окончательно согласно п.8.3.4. СП 52-101-2003).

Поперечная арматура должна обеспечить проектное положение продольной арматуры при бетонировании изделия и препятствовать потере устойчивости продольной арматуры при эксплуатационных нагрузках. Шаг поперечной арматуры не должен превышать 15d_s и быть не более 500мм, где d_s - диаметр сжатой продольной арматуры (см.п.8.3.12 СП 52-101-2003).

Если площадь сечения сжатой продольной арматуры, устанавливаемой по расчету у одной из граней элемента, более 1,5%, то поперечную арматуру следует устанавливать с шагом не более 10 d_s и не более 300мм.

Требования к толщине защитного слоя для арматуры колонн аналогичны требованиям к изгибаемым элементам. Защитный слой принимают не менее 20мм и не менее диаметра арматуры (для поперечной арматуры не менее 15мм). Рекомендуемые формы армирования стоек (колонн) приведен на рис.1.40.

Рис.1.40. Схемы армирования колонн

Схемы армирования чаще всего обусловлены технологическими требованиями, а также рядом модульных размеров (модуль 500мм и b_min×h_min=250×250мм).