Типы центрально-сжатых сплошных колонн, их конструирование и расчет стержня.

Колонны предназначены для передачи нагрузки от балочных клеток, ферм покрытий, рабочих площадок и других конструкций на нижележащие или на фундаменты. В центрально-сжатых колоннах равнодействующая сила приложена по оси колонны и вызывает центральное сжатие расчетного поперечного сечения. Центрально-сжатые колонны, так же как и внецентренно сжатые, состоят из трех основных частей, выполняющих определенную функцию: оголовка, стержня и базы (башмака) . Случай центрально-сжатых колонн имеет место в одноэтажных и многоэтажных гражданских и промышленных зданиях, когда горизонтальные усилия воспринимаются системой   вертикальных связей.

По типу сечений различают сплошные колонны, состоящие из прокатных двутавров или труб или различных комбинаций открытых профилей, и сквозные, состоящие из двух или четырех ветвей, соединенных между собой планками или решетками из уголков или швеллеров. Соединение ветвей на планках применяют тогда, когда расстояние между осями ветвей не превышает 500—600 мм. При больших расстояниях планки получаются тяжелыми, поэтому целесообразно применять решетку из одиночных уголков.

При проектировании центрально-сжатых колонн, закрепленных только по концам, стремятся к обеспечению ее равноустойчивости относительно главных осей инерции сечения х—х и у—у. Исходя из этого наиболее рациональными типами сечений для сравнительно коротких колонн являются широкополочный двутавр, труба и сварное двутавровое сечение, составленное из трех листов. При большой длине и небольших нагрузках сквозные колонны более эффективны по расходу материала, чем сплошные, но имеют трудности крепления примыкающих балок, особенно в случаях примыкания балок по длине стержня.

Планки и решетки сквозной колонны обеспечивают совместную работу всех ветвей и значительное увеличение жесткости стержня колонны в целом. При конструировании сквозных колонн с решетками гибкость отдельных ветвей между узлами принимают не более 80 и не более значения гибкости стержня в целом. В составных стержнях с планками гибкость отдельных ветвей на участке между планками не должна быть более 40.

Обычно сечение сплошной колонны проектируют в виде широкополочного двутавра, прокатного или сварного, наиболее удобного в изготовлении с помощью автоматической сварки и позволяющего просто осуществлять примыкание поддерживаемых конструкций. Чтобы колонна была равноустойчивой, гибкости ее относительно осей х и должны быть равны, т.е. λх = λу или lx/iy = ly/ix

Однако в двутавровых сечениях при одинаковых расчетных длинах lx = ly это условие не соблюдается, поскольку у них радиусы инерции получаются разными по величине. В двутавровом сечении радиус инерции относительно оси х ix = 0,43 h, радиус инерции относительно оси у iy = 0,24b.

Следовательно, для получения равноустойчивого сечения необходимо, чтобы 0,43 h = = 0,24b или b = 2h, что приводит к весьма неудобным в конструктивном отношении сечениям, практически не применяемым.

Прокатный двутавр балочного типа при равных расчетных длинах вследствие незначительной ширины его полок не отвечает требованию равноустойчивости и поэтому применяется редко. У прокатного широкополочного двутавра колонного типа (рис. 8.2, а) b = h, что не удовлетворяет условию равноустойчивости, но все же дает сечение, вполне пригодное для колонн.