Сжатые элементы.

Конструктивные особенности сжатых элементов.

К центрально-сжатым элементам условно относят: промежуточные колонны в зданиях и сооружениях; верхние пояса ферм, загруженных по узлам; восходящие раскосы и стойки ферменной решетки (рис. 7.4).

В условиях внецентренного сжатия (рис. 7.5) находятся колонны одноэтажных производственных зданий, загруженных давлением от кранов, верхние пояса безраскосных ферм, стены прямоугольных в плане подземных резервуаров, воспринимающие давление грунта или жидкости и вертикальное давление от покрытия.

В действительности, из-за несовершенства геометрических форм элементов конструкций, отклонения их реальных размеров от назначаемых по проекту, неоднородности бетона и других причин обычно центральное сжатие в чистом виде не наблюдается, а происходит внецентренное сжатие.

Сжатые железобетонные элементы всегда имеют эксцентриситеты (расстояние между направлением сжимающей силы и продольной осью элемента).

В общем случае значение эксцентриситета в статически определимых конструкциях определяют по выражению:

,	(7.11)
где ео – начальный эксцентриситет, еа – случайный эксцентриситет – следует принимать равным большему из следующих значений: 1/30 высоты сечения элемента; 1/600 длины элемента. В сборных конструкциях значение еа принимают не менее 10 мм.
Рис. 7.4. Центрально-сжатые элементы (1 – промежуточные колонны при одинаковом двустороннем загружении; 2 – верхний пояс ферм при узловом приложении нагрузки; 3 – восходящие раскосы; 4 – стойки; F – нагрузка от покрытия).		Рис. 7.5. Внецентренно сжатые элементы (а – колонна производственного здания; б – верхний пояс безраскосной фермы; в – стена подземного резервуара; F – нагрузка от покрытия, D – давление от крана).

Для сжатых элементов применяют бетон класса по прочности на сжатие не ниже В15, для сильно нагруженных – не ниже В25. Размеры сечения принимаются кратными 50 мм, предпочтительнее кратными 100 мм. В монолитных колоннах не назначаются размеры поперечного сечения меньше, чем 250× 250 мм.

В качестве продольной используется арматура классов А-ІІІ, Ат-ІІІС Æ 12÷ 40 мм, поперечной – арматура классов А-І, А-ІІ, А-ІІІ, В-І (рис. 7.6). Диаметр поперечной арматуры в вязаных каркасах назначается не менее 6 мм и не менее d /4 (d – диаметр продольной арматуры), в сварных каркасах – из условия свариваемости. Шаг поперечных стержней S устанавливается не более 500 мм и не более: 20 d – в сварных каркасах, 15 d – в вязаных каркасах. Стержни продольной арматуры по длине элемента соединять не рекомендуется. В месте перепуска арматуры шаг поперечных стержней принимается не более 10 d.

	Рис. 7.6. Схема армирования сжатых элементов (1– продольные стержни; 2– поперечные стержни; al – защитный слой бетона продольной арматуры; aw – то же, поперечной арматуры).

Защитный слой бетона a_w составляет не более диаметра стержня и не более: a_l = 20 мм – для продольной арматуры, a_w = 15 мм – для поперечной арматуры.

Сжатые элементы со случайными эксцентриситетами чаще всего бывают квадратного или прямоугольного сечения (рис. 7.7), а с эксцентриситетом – прямоугольного или двутаврового сечения (рис. 7.8).

	Рис. 7.7. Армирование сжатых элементов со случайными эксцентриситетами (а – сварными каркасами; б – вязаными каркасами; 1 – сварные каркасы; 2 – соединительные стержни, 3 – хомуты; 4 – дополнительные хомуты; 5 – шпильки).
Рис. 7.8. Армирование внецентренно сжатых элементов (а – сварными каркасами; б – вязаными каркасами).

При размерах сечения менее 400× 400 мм допускается армировать четырьмя стержнями. При расстоянии между стержнями более 400 мм устанавливают промежуточные стержни так, чтобы расстояние между ними не превышало 400 мм.

Наименьшее допустимое расстояние в свету между стержнями должно быть не менее диаметра стержня и не менее: 50 мм – при бетонировании в вертикальном положении; 25 мм и 30 мм – при бетонировании в горизонтальном положении соответственно для нижнего и верхнего ряда.

Насыщение сечения продольной арматурой элементов, сжатых со случайными эксцентриситетами, оценивается процентом армирования m, оптимальное значение которого находится в пределах (1, 0…2, 4)%.

Расчет условно центрально-сжатых элементов.

Элементы прямоугольного сечения с симметричным армированием на центральное сжатие рассчитывают по формуле:

,

(7.12)

В условии (7.12):

N – расчетное продольное усилие;

j – коэффициент, который определяют по формуле:

,	(7.13)
где jb и jsb – коэффициенты, которые определяют по табл. 7.1 [3]. Значение j окончательно принимается не более jsb;
;	(7.14)

A и A_s – соответственно площадь сечения элемента и площадь всей арматуры в
сечении элемента.

При a_s ³ 0, 5 можно не пользоваться формулой (7.13), приняв j = j_sb.

ЛЕКЦИЯ №8. Растянутые элементы: конструктивные особенности; расчет прочности центрально растянутых элементов. Конструкции плоских перекрытий. Балочные сборные перекрытия; проектирование плит перекрытия; проектирование ригелей.