Расчет внецентренно-сжатой колонны

Внецентренно-сжатые элементы

К сжатым элементам можно отнести стены, колонны, пилоны, элементы ферм и рам, стойки. Все они испытывают воздействие продольной сжимающей нагрузки. Центральное сжатие в расчетах рассматривается со случайным эксцентриситетом, который равен большей из трех величин, либо одной шестисотой длины элемента, одной тридцатой высоты сечения или не менее 10 мм.

В тех случаях, когда сжимающие усилия приложены и действуют с эксцентриситетом относительно оси элемента, элемент считается внецентренно сжатым. Также к внецентренно-сжатым относятся элементы, в которых одновременно действуют и сила сжатия, и изгибающий момент, так как в этом случае изгибающий момент можно заменить на сжимающую силу, действующую с начальным эксцентриситетом. При этом начальный эксцентриситет принимается не менее случайного.

Исходя из условий внецентренного сжатия целесообразно применять профили развитие в плоскости действия момента.

При внецентренном сжатии наблюдаются два типа разрушений:

• в первом случае, когда эксцентриситеты большие, в растянутой зоне появляются трещины и наступает плавное разрушение. Таким образом разрушение происходит в момент одновременного исчерпания несущей способности арматуры и бетона;
• во втором случае разрушение является следствием исчерпания несущей способности сжатым бетоном или сжатой арматурой. Но напряжения в арматуре при это не достигают предельных значений.

Рисунок 1. Расчет на прочность и устойчивость в плоскости и из плоскости. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Расчет внецентренно-сжатой колонны

Внецентренное сжатие могут испытывать как металлические, так и железобетонные элементы. Рассмотрим из каких этапов состоит расчет внецентренно-сжатых железобетонных колонн:

• на подготовительном этапе систематизируем данные, нужны размер сечения, геометрическая длина, высота, величина сжимающего усилия, классы бетона и арматуры;
• на первом шаге выполняем подбор арматуры, сечение может быть с симметричной арматурой или несимметричной арматурой;
• оцениваем гибкость сжатого элемента и требования по учету гибкости;
• для материалов уточняем расчетные характеристики, прочность, модуль упругости, сопротивление сжатию;
• определим значение продольной силы;
• определим величину изгибающего момента;
• определим относительное значения положения сжатой арматуры;
• оценим требуемую площадь арматуры;
• сконструируем сечение колонны.

Рисунок 2. Внецентренно сжатая колонна с начальным эксцентриситетом. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Случай внецентренного сжатия является одним из самых распространенных. Все сечения равноопасны, в каждом из них действуют три силовых фактора, сжимающая сила и изгибающие моменты. Выполняя соответствующие расчеты удается учесть влияние всех факторов и избежать деформаций и достижения предельных состояний в дальнейшем.

С развитием программных продуктов задачи, решаемые конструкторами в рамках профессиональной деятельности, перешли в новую плоскость виртуального моделирования. Модели будущих конструктивных элементов проверяются в условиях загружения, согласно условиям будущей работы. С помощью компьютера удается сравнить несколько вариантов сечений и подобрать оптимальное за то же время, что был бы сделан лишь один расчет. Этот подход во многом ускорил все рабочие процессы и позволил применять вариантное проектирование, которое направлено на поиск лучшего из возможных решений.

Внецентренное сжатие одна из сложных задач, в которой необходимо правильно учесть особенности работы конструкций. Добиться идеального приложения силы ровно по центру тяжести элемента, вдоль его оси можно лишь на бумаге и в модели, в идеальных условиях построения идеальных систем. По факту же все сжимаемые элементы испытывают внецентренное сжатие, только отличается размер эксцентриситета. Начальный, случайный и расчетные эксцентриситеты определяют, насколько сильным будет влияние смещения приложения продольной силы относительно оси и к каким последствиям оно может привести (деформация, разрушение, трещины).