Jakou váhu unese betonový sloup?

Sloupy jsou převážně navrženy jako excentricky stlačené prvky. co to znamená? Působí-li na sloup jednoduše svislá síla a tato síla působí přesně ve středu sloupu, pak takový sloup pracuje vlastně pouze v tlaku. Železobeton velmi dobře odolává tlakovým silám. Víme, že návrhová odolnost betonu třídy B25 vůči osovému tlaku je Rb = 148 kg/cm2. co to znamená? Že každý centimetr čtvereční betonového sloupu (nebo jiného stlačeného prvku z betonu třídy B25) vydrží zatížení 148 kg. Pokud má náš sloup průřez 300×300 mm, pak jeho plocha je 30∙30 = 900 cm2 a takový sloup vydrží 148∙900 = 133200 kg = 133,2 tun vertikální síly. Číslo budí respekt. To je však pouze za podmínky přísně svislého zatížení umístěného jasně podél osy sloupu (v geometrickém středu řezu). Ve skutečnosti je obraz obvykle daleko od ideálu a dokonce i ve sloupu navrženém s centrálním zatížením se toto zatížení může posunout libovolným směrem o nějakou náhodnou hodnotu. Tato veličina se obvykle nazývá náhodná excentricita. A pokud je zatížení aplikováno s excentricitou, tzn. ne uprostřed, pak se sloupek ohne ve směru, ve kterém se zátěž posune. To znamená, že ve sloupu vzniká ohybový moment. A železobeton funguje mnohem hůře v ohybu než v tlaku. A výztuž, která se získá jako výsledek výpočtu sloupu, je poměrně zvýšena v důsledku působení ohybových momentů ve sloupu.

Jaké jsou návrhové situace pro sloupy?

Situace A. Když na sloup působí pouze svislá síla.

V této situaci lze rozlišit několik případů.

Případ 1 Svislá síla působí přesně podél osy sloupu (v geometrickém středu řezu).

Jak se tato síla skutečně promítne do výpočtu?

Kromě samotné síly N jsou do výpočtu zahrnuty i dvě veličiny: ohybové momenty, které mohou vzniknout v důsledku posunutí síly N jedním nebo druhým směrem o velikost náhodné excentricity. Ano, tato excentricita je malá, je určena konkrétními vzorci, ale zvyšuje zatížení sloupu.

Výsledkem je, že místo jedné síly N dostaneme N + M1 + M2 a to se samozřejmě projeví ve výztuži.

Případ 2 Vertikální síla působící na sloup je poháněna podél svislé osy, ale je umístěna na vodorovné ose.

V tomto případě vertikální síla vytváří specifický ohybový moment M = N∙e1. Tento ohybový moment způsobuje určité deformace ve sloupu – část části sloupu je stlačena a část je natažena.

Při malém momentu a malé excentricitě nemusí dojít k tahu vůbec, sloup bude jednoduše stlačen nerovnoměrně – někde více a někde méně.

Pokud je ve sloupu natažená zóna, měli byste počítat s velkým množstvím výztuže – beton nefunguje v tahu, výztuž převezme všechny tahové síly.

Rád bych také dodal, že pokud je vertikální síla sražena pouze jedním směrem a excentricita sražení je nám známa, pak v kolmém směru během výpočtu možná budeme muset nastavit náhodnou excentricitu, abychom mohli vzít vzít v úvahu nepříznivé faktory. V důsledku toho bude na sloup působit v jednom směru ohybový moment M1, který je výsledkem posunutí síly N o vzdálenost e1 vzhledem k ose sloupu; a ve druhém směru – ohybový moment M2, který vznikl možným posunutím síly N o hodnotu náhodné excentricity ea.

Výpočet takového sloupu probíhá ve dvou fázích: nejprve se sloup vypočítá v rovině ohybu (N + M1), poté z roviny ohybu (N + M2). Na základě výsledků každého výpočtu je nalezena plocha výztuže pro dvě protilehlé plochy sloupu.

Poté bude nutné tuto výztuž převést na konkrétní výztužné pruty a zkonstruovat sloupový úsek.

Příkladem pro takový případ by byla kloubová podpora na sloupu prefabrikovaného nosníku (například podpora na konzole). Nosník nemůže přenést zatížení přesně ve středu, toto zatížení bude vždy posunuto od osy sloupu. Vzdálenost posunutí je excentricita e1. Ale náhodná excentricita ea v takovém případě může být způsobena skutečností, že instalatéři omylem nainstalovali nosník ne přesně podél osy sloupu, ale s několika centimetry stranou. se stane? Stává se. Všechny druhy takových nehod jsou brány v úvahu náhodnou excentricitou (promiňte tautologii).

Případ 3 Stává se, že síla N je sražena dolů vzhledem k oběma osám (nebo existují dvě nebo více vertikálních sil a každá z nich je sražena dolů v nějakém směru). Potom se M1 i M2 určí vynásobením odpovídající síly N příslušnou excentricitou – vzdáleností od osy sloupu k místu působení zatížení.

Tento případ je nejtěžší. Poskytuje výrazný ohyb sloupu ve dvou směrech najednou. A pokud v případě 2 byla stlačená zóna sloupu umístěna na jednom okraji a natažená – na opačném, pak v případě 3 hrana mezi stlačenou a nataženou zónou probíhá po šikmé dráze a jeden roh sloupku sloupec je maximálně natažen a protilehlý roh je maximálně stlačen. To znamená, že dvě sousední plochy sloupu budou nataženy a dvě sousední plochy proti nim budou stlačeny.

Takový sloup je určen pro šikmé excentrické stlačení. V konečném důsledku je vyztužena symetricky, ale nejdůležitější je správně provést výpočet, aby tyče, které jsou nejvíce namáhány tahem, vydržely.

Typicky se (ruční) výpočet pro šikmé excentrické stlačení provádí formou kontroly: nejprve je specifikována výztuž pomocí konkrétních tyčí s konkrétní referencí a poté je proveden ověřovací výpočet, aby se zjistilo, zda výztuž odolá zatížení. .

Pokud chcete dále porozumět vlivu svislé síly a ohybového momentu na výztuž sloupu, můžete si také přečíst článek „Jak výztuž sloupu závisí na zatížení“.

A nadále budeme zvažovat návrhové situace pro sloupy.

Situace B. Na sloup působí svislá síla N a jeden nebo více ohybových momentů M.

Toto je velmi častá situace v rámech. Podlaha pevně spojená se sloupem totiž přenáší ohybové momenty na sloup a při výpočtu rámu definujeme všechny tyto momenty jako zatížení našeho sloupu.

V této situaci můžeme rozlišit dva případy.

Případ 1 Když je na sloup aplikován ohybový moment (nebo součet všech ohybových momentů) v jedné rovině.

Takový sloupek se počítá jako excentricky stlačený. Ve skutečnosti je zatížení na něm podobné zatížení v případě 2 situace A, jen se k momentu z překrytí také přičte moment ze síly N. Moment od síly N působící s náhodnou excentricitou působí také z roviny sloupu.

Případ 2 Při ohybových momentech (nebo součtech momentů) působí na sloup ve dvou rovinách.

Toto uspořádání sil je podobné jako v případě 3 situace A, sloup je navržen pro šikmé excentrické stlačení.

Jaká je zvláštnost přítomnosti ohybových momentů ve sloupu (buď od svislé síly sražené ze středu, nebo přímo od momentů od stropu)? Jak jsem psal výše, momenty způsobují ohyb sloupu a ohyb může vést k napětí v části části sloupu. A jakmile se objeví napětí, zesílení okamžitě výrazně naroste. Co lze dělat v situacích se sloupy přetíženými ohybovým momentem se dozvíte v článku „Ohybové momenty ve sloupu. co se dá dělat?