Строим дом Мечты сбываются

От чего зависит количество арматуры в колонне? От вертикальной силы N (она передает колонне сжимающие усилия) и от изгибающего момента М, который раскладывается на пару сил, одна из них сжимает грань колонны, другая одновременно растягивает.

Как видите из рисунка, сжимающая сила N равномерно распределяется между всей арматурой (естественно, значительная часть приходится на бетон, но мы сейчас рассматриваем арматуру), а момент М раскладывается на пару сил – у одной грани колонна сжимается (стрелки вниз), у другой – растягивается (стрелки вверх).

Если на колонну действуют моменты в двух направлениях, выходит еще веселее – нужно суммировать усилия от вертикальной силы N и от двух моментов.

И в зависимости от соотношения величин сжимающей силы и изгибающего момента, мы получаем очень разные ситуации. Выделим два крайних случая.

1) Сжимающая сила N значительно превышает пару сил, полученную при раскладывании изгибающих моментов М.

Для примера на рисунке ниже сила N дает усилие в каждом стержне, равное 10 (цифра условна), а изгибающий момент М действует только в одном направлении и дает усилие в каждом стержне, равное 5 (сжатие) и -5 (растяжение). Тогда при суммировании всех усилий мы получаем только сжатие (максимум 15, минимум 5). И никакого растяжения в колонне.

Если колонна не испытывает растяжения, для нее это благоприятно. Бетон даже без арматуры отлично работает на сжатие и воспринимает огромную часть нагрузки. Ну, а там, где бетону все-таки нужна помощь, подключается арматура.

2) Сжимающая сила N меньше меньше пары сил, полученной при раскладывании изгибающих моментов М.

В таком случае, как вы видите из картинки ниже, в колонне возникают растягивающие усилия от момента (у дальней грани), но они не гасятся силой N (ее величины не хватает).

И эти растягивающие усилия для железобетона самые плохие. Бетон на растяжение практические не работает, трудится только арматура, и ее в таких ситуациях обычно нужно много.

Часто в многоэтажных каркасах наблюдается ситуация: на первом и на последнем этаже – арматура значительно больше, чем на средних этажах. Так вот на первом этаже ситуация обычно попадает под первый случай, когда вертикальная сила скапливается со всех этажей и внизу уже требуется значительное армирование. А на верхнем этаже в колоннах обычно возникает значительный изгибающий момент (он передается от перекрытия), и увеличение арматуры происходит по второму случаю.

 

Колонны в основном рассчитываются как внецентренно сжатые элементы. Что это значит? Если на колонну действует просто вертикальная сила, причем эта сила приложена ровно в центре колонны, то такая колонна фактически работает лишь на сжатие. Сжимающее усилие железобетон выдерживает очень хорошо. Мы знаем, что расчетное сопротивление бетона класса В25 осевому сжатию Rb = 148 кг/см2. Что это значит? Что каждый квадратный сантиметр бетона колонны (или другого сжатого элемента из бетона кл. В25) может выдержать нагрузку в 148 кг. Если колонна у нас сечением 300х300 мм, то ее площадь равна 30∙30 = 900 см2, и такая колонна может выдержать 148∙900 = 133200 кг = 133,2 т вертикальной силы. Число внушает уважение. Но это лишь при условии строго вертикальной нагрузки, расположенной четко по оси колонны (в геометрическом центре сечения). В реальности картина обычно далека от идеала, и даже в запроектированной с центральной нагрузкой колонне может произойти смещение этой нагрузки в любую сторону на какую-то случайную величину. Эту величину принято называть случайным эксцентриситетом. А если нагрузка приложена с эксцентриситетом, т.е. не посередине, то колонну будет гнуть в ту сторону, в которую смещена нагрузка. То есть, в колонне возникает изгибающий момент. А на изгиб железобетон работает гораздо хуже, чем на сжатие. И арматура, которая получается в результате расчета колонны, не мало увеличена именно за счет действия изгибающих моментов в колонне.

Какие бывают расчетные ситуации для колонн?

Ситуация А. Когда на колонну действует только вертикальная сила.

В этой ситуации можно выделить несколько случаев.

Случай 1. Вертикальная сила приложена четко по оси колонны (в геометрическом центре сечения).

Как на самом деле эта сила учитывается в расчете?

Помимо самой силы N в расчет еще включаются две величины: изгибающие моменты, которые могут возникнуть в результате смещения силы N в ту или иную сторону на величину случайного эксцентриситета. Да, этот эксцентриситет невелик, он определяется по конкретным формулам, но нагрузку на колонну он увеличивает.

В итоге вместо одной силы N мы получаем N + М1 + М2, и, конечно, это отразится на армировании.

Случай 2. Вертикальная сила, действующая на колонну сбита вдоль вертикальной оси, но находится на горизонтальной оси.

В этом случае вертикальная сила создает конкретный изгибающий момент М = N∙e1. Этот изгибающий момент вызывает в колонне определенные деформации – часть сечения колонны оказывается сжатой, а часть – растянутой.

При небольшом моменте и маленьком эксцентриситете растяжения может не возникнуть вообще, просто колонна будет сжата не равномерно – где-то больше, а где-то меньше.

Если в колонне есть растянутая зона, армирования следует ждать большого – бетон не работает на растяжение, все растягивающие усилия примет на себя арматура.

Еще хочется добавить, что если вертикальная сила сбита только в одном направлении, и эксцентриситет сбивки нам известен, то в перпендикулярном направлении при расчете нам может потребоваться задать случайный эксцентриситет, чтобы учесть неучтенные неблагоприятные факторы. В итоге на колонну в одном направлении будет действовать изгибающий момент М1, возникший из-за смещения силы N на расстояние e1 относительно оси колонны; а в другом направлении – изгибающий момент М2, возникший из-за возможного смещения силы N на величину случайного эксцентриситета еа.

Расчет такой колонны происходит в два этапа: сначала рассчитывается колонна в плоскости изгиба (N + М1), затем из плоскости изгиба (N + М2). По результатам каждого расчета находится площадь арматуры для двух противоположных граней колонны.

Потом эту арматуру нужно будет пересчитать в конкретные арматурные стержни и законструировать сечение колонны.

Примером для такого случая будет шарнирное опирание на колонну сборной балки (например, опирание на консоль). Балка никак не может передать нагрузку ровно по центру, эта нагрузка всегда будет смещена в сторону от оси колонны. Расстояние смещения и есть эксцентриситет е1. А вот случайный эксцентриситет еа для такого случая может быть вызван тем, что монтажники случайно установили балку не ровно по оси колонны, а со сбивкой на пару сантиметров в сторону. Бывает? Бывает. Вот всякие такие случайности и учитывает случайный эксцентриситет (простите за тавтологию).

Случай 3. Бывает, что сила N сбита относительно обеих осей (или же вертикальных сил две и более, и каждая из них сбита в какую-то сторону). Тогда и М1, и М2 определяются умножением соответствующей силы N на соответствующий эксцентриситет – расстояние от оси колонны до точки приложения нагрузки.

Этот случай самый сложный. Он дает значительный изгиб колонны сразу в двух направлениях. И если в случае 2 сжатая зона колонны  находилась у одной грани, а растянутая – у противоположной, то в случае 3 грань между сжатой и растянутой зоной проходит по косой, и максимально растянутым выходит один угол колонны, а максимально сжатым – противоположный. То есть, растянутыми будут две соседние грани колонны, а сжатыми – две противоположные им соседние грани.

Такая колонна рассчитывается на косое внецентренное сжатие. Армируется она, в итоге, симметрично, но самое главное – сделать расчет правильно, чтобы самые перенапряженные растяжением стержни выдержали.

Обычно расчет (ручной) на косое внецентренное сжатие производится в виде проверки: сначала задается армирование конкретными стержнями с конкретной привязкой, а затем выполняется проверочный расчет, определяющий, выдержит ли арматура нагрузку.

Если вы хотите глубже понять воздействие вертикальной силы и изгибающего момента на арматуру колонны, можете еще ознакомиться со статьей "Как армирование колонны зависит от нагрузки".

А мы продолжим рассматривать расчетные ситуации для колонн.

Ситуация Б. На колонну действует вертикальная сила N и один или более изгибающий момент М.

В рамах это очень распространенная ситуация. Ведь жестко соединенное с колонной перекрытие передает изгибающие моменты на колонну, и при расчете рамы мы все эти моменты определяем как нагрузку на нашу колонну.

В данной ситуации мы можем выделить два случая.

Случай 1. Когда изгибающий момент (или сумма всех изгибающих моментов) приложен к колонне в одной плоскости.

Такая колонна рассчитывается как внецентренно сжатая. По сути, нагрузка на нее подобна нагрузке по случаю 2 ситуации А, только к моменту от силы N прибавляется еще и момент от перекрытия. Из плоскости колонны также действует момент от силы N, приложенной со случайным эксцентриситетом.

Случай 2. Когда изгибающие моменты (или сумма моментов) действуют на колонну в двух плоскостях.

Эта компоновка сил подобна случаю 3 ситуации А, расчет колонны ведется на косое внецентренное сжатие.

В чем особенность наличия изгибающих моментов в колонне (то ли от сбитой от центра вертикальной силы, то ли непосредственно моментов от перекрытия)? Как я уже писала выше, моменты вызывают изгиб колонны, а изгиб может привести к возникновению растяжения в части сечения колонны. И как только появляется растяжение, сразу сильно возрастает армирование. Что можно сделать в ситуациях с перегруженными изгибающим моментом колоннами, вы можете узнать из статьи "Изгибающие моменты в колонне. Что можно сделать?"

Основной конструкцией дома, несомненно, являются стены. При нынешнем развитом рынке строительных материалов заказчику довольно сложно определиться с материалом стен для дома. Обилие выбора, широкий диапазон цен и массовая реклама могут привести к растерянности даже искушенного в вопросах строительства человека. В этой статье мы поможем Вам определиться с тем, на какую информацию стоит, прежде всего, обращать внимание. Потому что помимо внешнего вида и стоимости строительного материала на первом месте всегда остается его качество.

Чтобы выполнить расчет стены на устойчивость, нужно в первую очередь разобраться с их классификацией (см. СНиП II-22-81 «Каменные и армокаменные конструкции», а также пособие к СНиП) и понять, какие бывают виды стен:

1. Несущие стены - это стены, на которые опираются плиты перекрытия, конструкции крыши и т.п. Толщина этих стен должна быть не менее 250 мм (для кирпичной кладки). Это самые ответственные стены в доме. Их нужно рассчитывать на прочность и устойчивость.

2. Самонесущие стены - это стены, на которые ничто не опирается, но на них действует нагрузка от всех вышележащих этажей. По сути, в трехэтажном доме, например, такая стена будет высотой в три этажа; нагрузка на нее только от собственного веса кладки значительная, но при этом очень важен еще вопрос устойчивости такой стены - чем стена выше, тем больше риск ее деформаций.

3. Ненесущие стены - это наружные стены, которые опираются на перекрытие (или на другие конструктивные элементы) и нагрузка на них приходится с высоты этажа только от собственного веса стены. Высота ненесущих стен должна быть не более 6 метров, иначе они переходят в категорию самонесущих.

4. Перегородки - это внутренние стены высотой менее 6 метров, воспринимающие только нагрузку от собственного веса.

Разберемся с вопросом устойчивоcти стен.

Один из наиболее часто задаваемых вопросов: нужен ли распределительный монолитный пояс под перекрытием, если стены газобетонные? Очень хочется сказать: не просто нужен, но обязателен. Но это говорит опыт проектировщика – сколько строителей обращались с проблемой: трещит газобетон! И причин у такой проблемы много: это и неправильно выбранная марка газобетона, и отсутствие расчета, и к сожалению, просто плохое качество материала. Но заказчика такой довод, как опыт, обычно не устраивает, ему нужны более веские основания – он-то знает, что стена с монолитным поясом будет стоить дороже стены без него.

Рассмотрим, какие варианты вообще возможны:

В кирпичной кладке над оконными и дверными проемами необходимо укладывать перемычки - обычно это железобетонные элементы заводского изготовления по типовой серии 1.038.1-1 или в случае больших пролетов - по серии 1.225-2. Также, если нет возможности купить готовые перемычки, можно в условиях стройки выполнить армированные монолитные железобетонные перемычки или балки из металлических элементов - все зависит от размеров проема и нагрузки на стену.

В этой статье я хочу поэтапно показать, как подобрать сборные железобетонные перемычки над проемами на первом этаже кирпичного двухэтажного дома.

Теория по подбору перемычек расписана в статье "Как подобрать перемычки в кирпичных стенах".

Исходные данные для расчета можно посмотреть в статье "Как подобрать перемычки в частном доме - примеры расчета".

Проем №1.

Подбираем перемычку для проема 0,8 м в кирпичной перегородке толщиной 120 мм.

Это самая простая часть нашей задачи – перемычки в перегородках. В принципе, их можно не рассчитывать, а просто подбирать по ширине проема. Но задача поставлена – считать будем.

Исходные данные для расчета можно посмотреть в статье "Как подобрать перемычки в частном доме - примеры расчета".

Проем №4.

Подбираем перемычку для проема 1,2 м в кирпичной стене толщиной 380 мм.

Теперь перейдем к перемычкам в самонесущих стенах. У нас проемов №4 три – два оконных и один дверной. У них одинаковая отметка верха, поэтому и пакет перемычек для них будет одинаков. Заметьте, толщина стены 380 мм – здесь можно разгуляться и подобрать либо три брусковые перемычки ПБ (выпуск 1 серии 1.038.1-1), либо одну плитную ПП (выпуск 2 серии 1.038.1-1). На каком из пакетов остановится, обычно показывает рынок – в наличии не всегда есть все перемычки, поэтому лучше согласовать с заказчиком.

Исходные данные для расчета можно посмотреть в статье "Как подобрать перемычки в частном доме - примеры расчета".

Проем №7.

Подбираем перемычку для проема шириной 1,0 м в несущей стене толщиной 380 мм с опиранием перекрытия с одной стороны.

Здесь нужно обратить внимание на то, что пакет будет состоять из разных перемычек. Со стороны опирания перекрытия устанавливается несущая перемычка (несущая способность – не менее 800 кг/м, согласно общей части пояснительной записки серии 1.038.1-1). С той стороны, где плита не опирается можно установить перемычку, которая просто выдержит вес кладки.

В статье  "Как подобрать перемычки в частном доме - примеры расчета" подробно разобран пример подбора перемычек в кирпичных стенах частного дома и выполнены примеры расчета для одиннадцати проемов.

Если нет возможности купить сборные перемычки, можно сделать металлические.

Кирпичная кладка после набора прочности раствором сама по себе отлично несет собственный вес (при умеренной ширине окна, конечно, и отсутствии нагрузки от перекрытия). Но на период строительства, пока раствор не набрал прочности, кирпичная кладка над проемом нуждается в поддержке. Также кладка нуждается и в дальнейшей поддержке в период эксплуатации, если проем в стене широкий или есть значительная нагрузка (от перекрытия или высокой стены над проемом).

В существующей кирпичной стене необходимо пробить дверной проем размером 1000х2100 мм. Как необходимо в этом случае действовать?

1 шаг. Очищаем поверхности простенка от штукатурного слоя, намечаем размеры проема.

Последняя статья на сайте

Конструирование железобетонных колонн с пояснениями: опалубка, армирование, примеры выполнения чертежей.

Всё на тему конструирования колонн собрано в этом разделе. Информация для удобства разбита по темам и представлена ниже. Выбирайте, читайте, изучайте.

Прочитать статью

Последние комментарии

  • Иринa 17.11.2017 11:11
    Месяц, точнее 27 дней, это время набора бетоном 70% прочности. Раньше этого срока возводить стены ...

    Подробнее...

     
  • Эд 17.11.2017 10:37
    Значит столбчатый с лентой и ленточный толщина должна быть не меньше толщины блока ГС, а глубина ленты ...

    Подробнее...

     
  • Иринa 17.11.2017 08:19
    Насчет столбчатого с лентой. Здесь принцип такой. Передают нагрузку на грунт только столбы, их считают ...

    Подробнее...

     
  • Иринa 17.11.2017 08:13
    Пески - грунт хороший. Подойдет и лента, и столбчатые фундаменты с балками. Главное - размеры подошвы ...

    Подробнее...