29 Июнь 2016

 

А.И. ИВАНОВ, канд. техн. наук, НИИЖБ

 

В настоящее время в нашей стране развивается строительство жилых и общественных зданий повышенной этажности из монолитного железобетона. В связи с этим увеличиваются нагрузки на несущие конструкции таких зданий.

 

Одними из наиболее нагруженных элементов зданий с каркасно-стеновой конструктивной системой являются колонны, испытывающие продольные сжимающие усилия, достигающие в нижних этажах 2 тыс. т и более в зависимости от этажности здания.

 

Как показывают расчеты, использование классов бетона на сжатие до В60, на которые распространяются действующие нормы проектирования железобетонных конструкций [1], приводит к необходимости принимать колонны поперечного сечения до 1 м2 и более либо меньших размеров, но с большим насыщением продольной арматурой.

 

Для успешного развития отечественного высотного строительства необходимо применение высокопрочных бетонов.

 

Как и за рубежом, в нашей стране создана технология модифицированных бетонов, которая с помощью специальных модификаторов (полифункциональных добавок) позволяет получить высокопрочные бетоны классов до В100.

 

Исследования показали, что деформационные характеристики высокопрочных бетонов имеют существенные отличия от обычных бетонов (по характеру работы они приближаются к упругим материалам), что должно учитываться в расчете.

 

Расчет по прочности колонн из высокопрочных бетонов может производиться с использованием деформационной модели или по предельным усилиям.

 

Как известно [2], расчет колонн по деформационной модели при действии изгибающих моментов и продольных сил производится с использованием диаграмм состояния бетона. Поэтому для высокопрочных бетонов следует ввести в базовые точки диаграмм коррективы, учитывающие деформационные свойства таких бетонов (см. рисунок)

 

sm06_04-2

 

На основе анализа деформационных характеристик высокопрочных бетонов можно принять следующие параметры базовых точек:

  • первая базовая точка — ob1 = 0,6Rb£b1 = 0,6Rb/ Eb;
  • вторая (основная) базовая точка ob0 = Rb, а деформации £b0, отвечающие этим напряжениям, изменяются по линейному закону

06_4

где В, В60, В100 – числовые характеристики класса бетона; третья (граничная) базовая точка σb2 = Rb, а
деформации εb2 принимаются в зависимости от класса бетона по линейному закону

06_5

 

Принимая во внимание диаграммы состояния высокопрочного бетона с новыми параметрами базовых точек, расчет колонн из высоко -прочного бетона по деформационной модели производится как для колонн из обычного бетона.

 

Учитывая невысокие пластические свойства высокопрочных бетонов, в расчет колонн из высокопрочного бетона по предельным усилиям на действие изгибающих моментов и продольных сил следует также ввести коррективы.

 

В первую очередь это относится к определению граничной предельной высоты сжатой зоны бетона, при которой предельное состояние колонны наступает одновременно с достижением в растянутой арматуре расчетных сопротивлений.

 

Граничную высоту сжатой зоны бетона с учетом деформационных свойств высокопрочных бетонов рекомендуется определять по формуле

06_10

где k – коэффициент, учитывающий деформационные свойства высокопрочных бетонов; εs, el = Rs/Es;
εb, ult – предельная относительная деформация сжатого бетона, принимаемая в зависимости от класса
бетона равной εb2 по формуле (2).

 

Значения коэффициента k принимаются в зависимости от класса бетона по линейной интерполяции
от k = 1 при В60 до k = 0,8 при В100:

06_6

Аналогично в условие для расчета по прочности колонн также вводится коэффициент k:

06_7

где e – расстояние от точки приложения силы до центра тяжести сечения растянутой или наименее сжатой (при полностью сжатом сечении элемента) арматуры, равное

06_9

 

Приведенные данные по основным расчетным характеристикам высокопрочных бетонов и уточнение методики расчета колонн применительно к таким бетонам позволяют проектировать колонны зданий повышенной этажности и определять оптимальные конструктивные параметры колонн (размеры поперечного сечения, класс бетона, количество арматуры) для зданий различной этажности.

 

Список литературы

  1. Залесов А. С., Мухамедиев Т.А., Чистяков Е.А. Расчет прочности железобетонных конструкций при различных силовых воздействиях по новым нормативным документам // Бетон и железобетон. 2002. № 3. С. 10-13
  2. Звездов А.И., Залесов А.С., Муха-медиев Т.А., Чистяков Е.А. Расчет прочности железобетонных конструкций при действии изгибающих моментов и продольных сил по новым нормативным документам // Бетон и железобетон. 2002. № 2. С. 21-25.

 

Статья взята из журнала «Строительные материалы»