Особенности проектирования железобетонных колонн
Железобетонные колонны представляют собой сжатые элементы, работающие в подавляющем большинстве случаев как внецентренно нагруженные стержни. В реальном проектировании центрально приложенной нагрузки попросту не существует. Это объясняется тем, что средняя колонна, на которую опираются ригели и плиты перекрытия, при действии на плиты временной нагрузки от людей либо оборудования, будет подвержена внецентренному сжатию.
Такое сжатие будет тем больше, чем больше величина приложенной нагрузки. В свете этого обстоятельства все колонны рекомендуется проектировать именно как внецентренно сжатые.
Проектирование железобетонной колонны начинается с проверки сечения на прочность с минимальным количеством арматуры. Значение минимального процента армирования приводится в нормах проектирования и зависит от величины сечения колонны. На этапе проверки сечения возможно два случая. В первом случае условие прочности будет выполнено в виду небольших значений перерезывающих сил и момента.
При этом, если диаметр подобранной арматуры окажется меньше минимального диаметра арматуры, применяемой по конструктивным соображениям, то в этом случае арматуру придется заменить. Несмотря на то, что у такой конструкции запас прочности будет значительным, конструктивные требования будут соблюдены.
Второй случай. Условие прочности не выполняется из-за больших значений момента, а также перерезывающей силы. В этом случае конструктивной арматуры будет недостаточно, необходимо осуществлять подбор арматуры исходя из условия прочности. Для этого нужно найти требуемое значение площади поперечного сечения арматуры в конструкции, а затем осуществить проверку прочности нового сечения.
Продольная арматура в железобетонных колоннах всегда используется совместно с поперечной арматурой. И если продольная арматура главным образом применяется для восприятия момента в колонне, то назначение поперечной арматуры заключается в обеспечении прочности колонны в приопорных участках. Также поперечная арматура помогает объединять продольные стержни в каркасы, поэтому такая арматура устанавливается еще и по длине колонны.
Пространственный каркас арматуры собирается из двух плоских каркасов, а также поперечной арматуры.
Плоский каркас представляет собой продольную арматуру с приваренными по длине поперечными стержнями.
В качестве продольной арматуры для колонн используется обычная горячекатаная арматура периодического профиля. В качестве поперечной арматуры применяют либо холоднодеформированную арматуру, либо горячекатаную арматуру гладкого профиля.
Никогда для армирования колонн не применяется предварительно напряженная арматура.
После подбора продольной и поперечной арматуры проверяется несущая способность колонны на монтажные и транспортные нагрузки. Для учета транспортных нагрузок применяются коэффициенты динамичности, которые позволяют смоделировать ситуацию, аналогичную той, которая наблюдается при доставке грузов. Монтажные нагрузки возникают только на этапе подъема колонны краном из горизонтального положения в вертикальное и учитывают дополнительные напряжения, возникающие в растянутой части колонны.
Особое место занимает расчет оголовка колонны. Данный расчет сводится к определению необходимого количества арматуры в самой верхней части колонны. Помимо этого, такой расчет направлен на установление необходимой толщины закладной детали на оголовке, а также на расчет сеток косвенного армирования. Такие сетки устанавливаются с целью недопущения излишнего смятия оголовка колонны.
После расчета и установки в арматурный каркас всех закладных деталей, колонна бетонируется. Для обеспечения проектного положения каркасов применяются пластиковые фиксаторы для арматуры.