Расчет центрально сжатых железобетонных колонн

Железобетонные колонны

Сегодня железобетонные конструкции используются повсеместно. Активное применение железобетона началось более полутора веков назад. Уникальная особенность железобетона состоит в совместной работе двух материалов – металла, который прекрасно работает на растяжение, и бетона, который имеет высокую прочность на сжатие. Дополняя и усиливая слабые места друг друга, они представляют собой единую композицию, которая может использоваться как для изготовления элементов, работающих на сжатие, так и элементов, работающих на растяжение. К примеру, кирпичная стена хорошо работает на сжатие, но кирпичное перекрытие не справится с растягивающими нагрузками и разрушится, в то время как железобетон справиться с обеими задачами.

Железобетонные колонны активно применяют в строительстве, их изготавливают на заводах или «монолитят» непосредственно на площадке.

Колонны классифицируют по следующим признакам:

• по расположению колонны делятся на верхние (для последних этажей), средние (для промежуточных этажей) и нижние (используемые для первых и подвальных этажей);
• по количеству консолей колонны бывают одноконсольными, двухконсольными и бесконсольными;
• по типу сечения колонны бывают, круглые, квадратные, прямоугольные;
• по форме колонны могут быть сплошными или сквозными;
• по назначению колонны могут быть бескрановыми, работать с кранами грузоподъемностью до 20 тонн или с грузоподъемностью до 50 тонн.
• по способу производства работ колонны могут быть монолитными или сборными;
• по расположению на плане колонны могут быть в торцевыми или промежуточными.

Железобетонные колонны применяются в капитальном строительстве и при возведении транспортных сооружений.

Чтобы ориентироваться в выпускаемых производителями колоннах были введены серии, к примеру серия КЭ-01-09 используется для одноэтажных промышленных зданий, а серия 1.427.1-3 также применяется в промышленных зданиях для продольного и торцевого фахверка.

Расчет центрально сжатых железобетонных колонн

К сжатым элементам относятся колонны, стены, перегородки, арки, решетки ферм, на эти конструкции действует сжимающая сила и изгибающий момент. На схеме эта сила заменяется продольной силой N, которая будет действовать на конструкцию с учетом эксцентриситета. Считается, что абсолютное центральное сжатие – недостижимый идеал, который невозможно реализовать, поскольку возникает неоднородность бетона, погрешности установки и производства, изменчивость положения стержней арматуры, эксцентриситет относительно центра тяжести. В центрально сжатых элементах эксцентриситет должен быть равен 0, но поскольку добиться на практике этого практически невозможно конструкции рассчитываются как сжатые со случайным эксцентриситетом.

Расчет состоит из следующих этапов:

• определяем значение случайного эксцентриситета, зная высоту колонны и размеры сечения, определяем значение начального эксцентриситета;
• оцениваем гибкость элемента и делаем выводы о необходимости учета ее влияния;
• определяем коэффициент гибкости элемента;
• находим расчетное сопротивление бетона сжатию;
• определяем фактическую площадь арматуры;
• определяем фактическую несущую способность элемента для двух вариантов армирования, сравниваем запас прочности, процент армирования;
• выполняем конструирование колонны по принятому варианту.

При конструировании соблюдается правило, что защитный слой бетона составляет не менее 20 мм.

Рисунок 1. Пример расчета центрально сжатых элементов, общий подход. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Железобетонные колонны производятся тысячами на заводах по всей стране, они обеспечивают работу многих зданий, создавая надежные и комфортные пространства для работы и жизни. Состав бетонной смеси может корректироваться, чтобы наиболее полно отвечать задачам, которые стоят перед конструкцией, к примеру, для колонн, применяемых в дорожном строительстве, могут использоваться добавки, повышающие устойчивость к проникновению воды. На строительные площадки колонны доставляются специальным транспортом, а устанавливаются с помощью строительных кранов.