Советы и правила проектирования железобетонных колонн

Проектирование железобетонных (ЖБ) колонн осуществляется с соблюдением определенных процедур. Однако при этом необходимо соблюдать некоторые специфические правила и требования. Эти условия обычно связаны с коэффициентом армирования, размером арматуры, расстоянием между стальными стержнями, размером и расстоянием между боковыми связями или спиралями, толщиной бетонного покрытия, количеством стальных стержней и размерами колонны.

Требования или спецификации, связанные с проектированием колонн RC, обычно предоставляются такими нормами, как ACI 318-19, IS 456 и т.д.

Часто задаваемые вопросы

1. Размеры поперечного сечения колонны

Согласно ACI 318-19, ограничение на минимальные размеры для колонн не накладывается, чтобы позволить железобетонные колонны с малым сечением в малонагруженных конструкциях, таких как малоэтажные жилые и легкие офисные здания.

Если для колонны используется небольшое сечение, требуется тщательная обработка.

Для практических целей желательно, чтобы поперечное сечение колонны было кратно 5 см.

2. Продольные стержни

Продольная арматура – это основные стержни в колонне RC. Они располагаются в квадратной, прямоугольной или круглой форме.

2.1 Минимальное и максимальное соотношение армирования

Согласно ACI 318-19, раздел 10.6.1, площадь продольной арматуры должна быть не менее (0,01*Ag) и не более (0,08*Ag). Где “Ag” – общая площадь поперечного сечения колонны.

Минимальный коэффициент армирования (0,01*Ag) обеспечивает устойчивость к изгибающим моментам, не учтенным в анализе. Оно также уменьшает влияние ползучести и усадки бетона при длительном сжатии.

Коэффициент армирования выше (0,08*Ag) экономически и практически нежелателен, так как он приводит к скоплениям стали, которые препятствуют правильной укладке и консолидации бетона.

Заторы весьма вероятны в местах, где требуется сращивание стали. Скопления стали могут привести к образованию сот в бетоне.

Большинство колонн проектируется с максимальным коэффициентом армирования (0,04*Ag). Это значительно снижает вероятность образования заторов.

Использование крупных стальных стержней может уменьшить застой стали.

Самыми крупными коммерчески доступными стальными стержнями являются № 43 и № 57, которые в основном используются в колоннах.

Продольные стержни в колонне RC

2.2 Количество продольных стержней

Согласно ACI 318-19, раздел 10.7.3, минимальное количество стержней для бетонных колонн следующее:

Четыре в прямоугольных или круглых связях.

Шесть, заключенных в спирали или для колонн специальных моментных рам, удерживаемых круглыми обручами.

Три внутри треугольных галстука

Примечание:

Для колонн с большими осевыми силами и малыми моментами продольные стержни должны быть расположены более или менее равномерно по периметру.
Если изгибающие моменты на колонне велики, большая часть продольной стальной арматуры сосредоточена в местах наибольшего сжатия или растяжения, т.е. на максимальных расстояниях от оси изгиба.

2.3 Толщина бетонного покрытия

Минимальная толщина бетонного покрытия составляет 40 см. Однако может потребоваться ее увеличение в особых случаях или когда общие строительные нормы требуют большей толщины бетонного покрытия для защиты от пожара:

Для колонн, которые отлиты и постоянно находятся в контакте с землей, минимальная толщина покрытия составляет 7,5 см.

Для колонн, подверженных атмосферным воздействиям или контакту с землей, с закладными стержнями № 19 или более, минимальное покрытие бетоном составляет 5 см.

2.4 Расстояние между продольными стержнями

Расстояние между продольной арматурой колонны должно быть наибольшим из следующих:

4 см

1,5-кратный диаметр продольного стержня

(4/3) раза больше диаметра максимального размера заполнителя

Расстояние между продольной арматурой колонны

2.5 Пучковые стержни

Пакетные стержни – это группы параллельных стержней, которые соприкасаются друг с другом и действуют как единый стержень. Они используются там, где требуется высокая концентрация арматуры. Связанные в пучки стержни экономят место и уменьшают нагрузку при укладке и уплотнении бетона.

Максимальное количество стержней в связке – четыре.

Связанные стержни должны быть заключены в поперечную арматуру.

Связки стержней в сжатых элементах должны быть закрыты поперечной арматурой размером не менее № 13.

В балках запрещается связывать стержни размером более № 36.

Пучковые стержни

3. Поперечные стержни

3.1 Связи

Стяжки должны быть расположены таким образом, чтобы каждый угол и чередующийся продольный брус имел боковую опору, обеспечиваемую углом связи, составляющим угол не более 135 градусов.
Поперечные связи не должны быть дальше 150 мм с каждой стороны от продольных брусьев с боковой опорой.
Стяжки для колонн должны иметь минимальный диаметр 10 мм для охвата продольных стержней № 32 или меньше и минимальный диаметр 12 мм для стержней большего диаметра.

Как арматура стяжки должна поддерживать продольную арматуру в колоннах
Иллюстрации для пояснения измерений между стержнями колонн с боковой опорой

Расстояние между стяжками не должно превышать наименьшее из:

48-кратного диаметра стяжки

16-кратного диаметра продольного стержня

Наименьший размер колонны

Расстояние между связями в колонне RC

3.2 Круговые отдельные стяжки

Круговые стяжки следует использовать там, где продольные брусья расположены по периметру круга.

Круговая стяжка и ее крепление

3.3 Спирали

Для монолитных конструкций спирали должны быть не менее чем из прутков № 10.
Минимальное расстояние между ними – наибольшее из 25 мм или (4/3) диаметра заполнителя.
Максимальное расстояние между витками 75 мм.
1,5 дополнительных витка спирального стержня должны скреплять спирали с каждого конца.

Крепление спирали

Часто задаваемые вопросы

Каков минимальный размер колонны RC?

Согласно ACI 318-19, размер колонны не ограничен, что позволяет использовать малое сечение бетонной колонны в легконагруженных бетонных конструкциях. Однако IS 456 устанавливает минимальный размер колонны 228 мм x 228 мм, содержащей стальную арматуру из 4 стержней диаметром 12 мм, поддерживаемых сбоку стременами диаметром 8 мм на расстоянии 150 мм.

Как рассчитать расстояние между стержнями в колонне RC?

Согласно ACI 318-19, расстояние между стяжками в колонне RC не должно превышать наименьшее из следующих значений:
1. 48-кратного диаметра стяжки.
2. 16-кратного диаметра продольного стержня.
3. Наименьший размер колонны.

Каков минимальный диаметр стяжек в колоннах RC?

Минимальный диаметр стремена составляет 10 мм для размещения продольного стержня № 32 или меньше, и минимальный диаметр 12 мм для более крупных продольных стержней.

Каково минимальное количество продольных стержней в RC-колоннах?

Согласно ACI 318-19, раздел 10.7.3, минимальное количество стержней для бетонных колонн следующее:
1. Четыре в прямоугольных или круглых связях.
2. Шесть, заключенных в спирали или для колонн специальных моментных рам, удерживаемых круглыми обручами.
3. Три в треугольных связях

Какой минимальный интервал/расстояние между вертикальными стержнями в колоннах RC?

Расстояние между продольной арматурой колонны должно быть наибольшим из следующих:
1. 4 см
2. 1,5-кратный диаметр продольного стержня
3. (4/3) раза больше диаметра максимального размера заполнителя

Какие факторы контролируют расстояние между колоннами RCC?

Экономичное проектирование железобетонных колонн для снижения затрат

Как заливать бетон в колонны и стены? [PDF]

Читайте далее: