Рассматривается экономичное проектирование железобетонных колонн, практика их возведения и рекомендации по снижению стоимости строительства. Колонны являются основными элементами железобетонных конструкций, от которых во многом зависит безопасность и устойчивость конструкции.
Стоимость колонны за погонный метр на МПа несущей способности существенно варьируется в зависимости от нескольких факторов, например, от расположения колонны в конструкции (наружная колонна и внутренняя колонна), от конфигурации нагрузок, действующих на колонну и других.
Тем не менее, существует ряд рекомендаций и мер, с помощью которых можно спроектировать и построить экономически эффективную железобетонную колонну. Эти рекомендации будут рассмотрены в следующих разделах.
Конструкция железобетонной колонны
Рекомендации по экономичному проектированию железобетонных колонн
Рекомендации по экономичному проектированию железобетонных колонн следующие:
- Прочность бетона, применяемого для железобетонной колонны
- Опалубка, используемая для заливки железобетонной колонны
- Стальная арматура, используемая в конструкции железобетонной колонны
- Детали армирования железобетонной колонны
Прочность бетона для железобетонной колонны
Ценной рекомендацией по прочности бетона является использование максимальной прочности бетона на сжатие, необходимой для восприятия фактической нагрузки, и наименьшего допустимого коэффициента армирования. Это объясняется тем, что при использовании такой меры будет достигнута самая низкая цена, так как снижается стоимость арматуры.
Утверждается, что использование минимального коэффициента армирования для данной колонны значительно снизит общую стоимость колонны (около 32% для бетона прочностью 56 МПа и 57% для бетона прочностью 100 МПа) по сравнению со случаем, когда используется максимальный коэффициент армирования.
Наименьший размер колонн в многоэтажных конструкциях определяется исходя из максимальной прочности бетона на сжатие и ограничения на максимальный коэффициент армирования.
Если размер колонны меньше минимально допустимого размера в основании конструкции, то коэффициент армирования может быть уменьшен.
Наконец, и коэффициент армирования, и прочность бетона на сжатие могут быть уменьшены по мере снижения действующих факторизованных нагрузок на верхних этажах.
Размеры и армирование колонн
Опалубка, используемая для заливки железобетонной колонны
Рекомендуется использовать одинаковые размеры и формы железобетонных колонн для всех этажей и от основания до крыши.
Эта стратегия не только позволит построить большое количество колонн (массовое производство), но и опалубка колонн может быть использована повторно.
Кто-то может возразить, что использование одинакового размера для всех колонн приведет к использованию большого количества дополнительного бетона и, следовательно, будет неэкономичным.
Однако доказано, что экономия, достигнутая за счет стоимости опалубки и быстроты строительства, будет намного больше, чем стоимость дополнительных материалов, используемых для колонн меньшего размера этажами выше. Кроме того, утверждается, что эта стратегия применима для максимальной высоты здания 188,2 м.
Опалубка колонн
Одинаковые по размеру и форме колонны, используемые при строительстве многоэтажного здания
Стальная арматура, используемая при строительстве железобетонных колонн
Рекомендуется провести сравнение затрат между различными комбинациями прочности бетона на сжатие и предела текучести стали, чтобы определить комбинацию, обеспечивающую наименьшие затраты.
Сообщается, что использование высокопрочного бетона с пределом текучести 520 МПа потребует наименьших затрат.
Другой мерой по снижению стоимости арматуры является использование минимального количества стяжек без нарушения требований норм.
Минимальное требование к стяжке будет достигнуто, если на каждом углу колонны будет установлен продольный стальной стержень.
Если требование минимального количества стяжек будет выполнено, то отпадает необходимость в использовании внутренних стяжек.
Следовательно, можно не только заливать бетон с низким уровнем просадки и правильно уплотнять его, но и сократить время и затраты на установку арматуры колонн.
Детализация армирования бетонной колонны
Можно сэкономить на соединениях, подвергающихся только сжатию (другими словами, механические соединения с торцевой опорой). Кроме того, рекомендуется использовать ступенчатое соединение для того, чтобы механическая концевая опора могла противостоять определенному изгибу.
Механическое сращивание только на сжатие
Обычно, если колонна подвергается большим изгибающим усилиям, необходимо использовать растягивающее соединение стального прута размером 32 мм. В этом случае рекомендуется использовать механическое сращивание, поскольку оно более экономично.
Однако, если размер прутка меньше 32 мм, то экономичнее использовать нахлесточное соединение, а не механическое.
Соединение внахлестку в колонне
Читайте далее:- Что такое стяжка пола? Ее виды, материалы, конструкция и применение.
- Методы сращивания арматурных стержней.
- Минимальное и максимальное соотношение армирования в различных железобетонных элементах.
- Критерии проектирования деревянной опалубки для бетона с формулами расчета.
- Советы и правила проектирования железобетонных колонн.
- Бетонная стяжка – свойства и состав стяжек.
- Теория линии текучести для проектирования перекрытий – допущения, методы анализа.