ИЗГИБАЕМЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ, АРМИРОВАННЫЕ ЖЕСТКОЙ АРМАТУРОЙ

Рис. 11.20. Армирование элемента жесткой арматурой
с низким профилем
1 – сжатая зона сечения;
2 – напряжения в бетоне сжатой зоны;
3 – напряжения растяжения в жесткой арматуре

Рис. 11.21. Армирование элемента жесткой арматурой
с высоким профилем
1 – сжатая зона сечения;
2 – напряжения в бетоне сжатой зоны;
3 – напряжения растяжения в жесткой арматуре;
4 – напряжения сжатия в сжатой арматуре

СЖАТЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ

1. Общие сведения
К сжатым элементам относят:
- колонны;
- верхние пояса ферм, загруженные по узлам, восходящие
раскосы и стойки решетки ферм;
- элементы оболочек;
элементы фундамента и некоторые другие конструктивные
элементы;
- стены

Рис. 12.1. Сжатые элементы
а – колонна;
б – верхний пояс безраскосной фермы
в – стены подземного резервуара

Центрально сжатые элементы – элементы, в которых сжимающие силы действуют по оси элемента.
К центрально сжатым элементам относятся большинство промежуточных опор (колонн) покрытий и перекрытий промышленных и гражданских зданий; верхние пояса ферм, свободные от местных нагрузок; сжатые элементы решеток.
Железобетонные колонны бывают как сборные, так и монолитные. По армированию они подразделяются на 3 типа:
1. с гибкой продольной арматурой и поперечными стержнями;
2. с гибкой продольной арматурой и косвенной арматурой в виде спиралей или сварных колец;
3. с жесткой (несущей) арматурой.

Перед разрушением колонн прямоугольного сечения
напряжения в бетоне достигают предельной призменной прочности, напряжения в арматуре – предела текучести, а величина разрушающего усилия равна сумме предельных усилий в арматуре и бетоне.
Таким образом, при расчете центрально-сжатых элементов по расчетным предельным состояниям условие прочности сечений колонн заключается в том, чтобы продольная сила от расчетных нагрузок не превосходила суммы внутренних расчетных усилий в бетоне и арматуре, т.е.

Из-за несовершенства геометрических форм элементов конструкции, неоднородности бетона центральное сжатие в чистом виде не наблюдается, а происходит внецентренное сжатие с так называемыми случайными эксцентриситетами.
Гибкие элементы, не имеющие заданных эксцентриситетов, согласно СНиП 2.03.01-84* «Бетонные и железобетонные конструкции» рассматривают как центрально сжатые, а снижение их несущей способности и влияние случайных эксцентриситетов (в пределах допустимого) учитывают коэффициентом продольного изгиба :

Величину случайного эксцентриситета принимают по п. 1.21 СНиП 2.03.01-84* «Бетонные и железобетонные конструкции»
расчетная длина элемента с учетом точек закрепления;
высота сечения элемента.

По п. 4.2.6. СП 52 – 101 – 2006 «Бетонные и железобетонные
конструкции без предварительного напряжения» величина случайного эксцентриситета принимается

Рис. 12.2. Расчетные длины сжатых элементов при различном закреплении

Внецентренно сжатые элементы – элементы, в которых расчетные продольные сжимающие силы N действуют с эксцентриситетом продольного усилия е0 по отношению к вертикальной оси элемента или на которые одновременно действуют осевая продольная сжимающая сила N и изгибающий момент М.
Рис. 12.3. Внецентренно сжатая колонна
с начальным эксцентриситетом е0

Совокупность осевой продольной сжимающей силы N и изгибающего момента М можно заменить силой N, действующей с начальным эксцентриситетом .
Начальный эксцентриситет в любом случае принимают не менее случайного коэффициента.
Для элементов статически определимых систем проектный эксцентриситет е0 принимают не менее суммы начального и случайного эксцентриситета, т.е. .
Для элементов статически неопределимых систем проектный эксцентриситет е0 принимают не менее еа, т.е.

При гибкости элементов по п.3.3 СНиП 2.03.01-84* «Бетонные и железобетонные конструкции» необходимо учитывать влияние на их несущую способность прогибов в плоскости эксцентриситета продольного усилия и в нормальной к ней плоскости путем умножения значений е0 на коэффициент (см. п. 3.6).
В случае расчета из плоскости эксцентриситета продольного усилия значение е0 принимается равным значению случайного эксцентриситета еа.

Рис. 12.4. Расчетная схема внецентренно сжатого элемента
при случайном эксцентриситете еа
1 – геометрическая ось элемента;
2 – продольная арматура;
3 – хомуты

2. Основные расчетные положения внецентренно сжатых элементов
При нагружении внецентренно сжатых элементов до предела их несущей способности (стадия III) в зависимости от величины эксцентриситета наблюдаются 2 случая разрушения:
случай 1 – случай больших эксцентриситетов
случай 2 – случай малых эксцентриситетов

Рис. 14.5. Расчетная схема внецентренно
сжатого элемента (случай 1)
1 – геометрическая ось элемента;
2 – центр тяжести бетона сжатой зоны;
3 – хомуты

Условие несущей способности элемента:
При расчете внецентренно сжатых элементов по случаю 1
возможно применение таблиц:
Таким образом, расчет при помощи таблиц внецентренно
сжатых элементов аналогичен расчету при помощи таблиц
изгибаемых элементов с двойной арматурой.

Рис. 14.6. Расчетная схема внецентренно
сжатого элемента (случай 2)
1 – геометрическая ось элемента;
2 – центр тяжести бетона сжатой зоны;
3 – хомуты
Условие несущей способности элемента:

3. Расчет внецентренно сжатых элементов с учетом
продольного изгиба
где Ncrс – условная критическая сила по Эйлеру.
– формула Эйлера

Рис. 12.7. Продольный изгиб
С учетом опытных значений коэффициентов СНиП 2.03.01-84*
рекомендует критическую силу для элементов любой формы
определять по формуле (20):

коэффициент, учитывающий влияние длительного действия
нагрузки на прогиб элемента в предельном состоянии
(т.е. коэффициент, учитывающий ползучесть при длительном
приложении нагрузки).
– коэффициент, принимаемый в зависимости от вида бетона
по табл. 30;
– относительный эксцентриситет, принимаемый
по формуле (22) СНиП 2.03.01-84*