Колонны – это элементы сооружений, служащие опорами вышележащих конструкций и передающие нагрузку от них на нижележащие. Стальные колонны состоят из трех основных частей: стержня, который является основным несущим элементом; оголовка, служащего для опирания и крепления вышележащей конструкции; базы, которая распределяет нагрузку от стержня колонны на фундамент и обеспечивает прикрепление к нему колонны с помощью анкерных болтов. В центрально-сжатых колоннах продольная сила приложена по оси стержня, т.е. в центре тяжести сечения, и вызывает в нем только равномерно распределенные по сечению сжимающие напряжения. Центрально-сжатые колонны применяются для поддержания перекрытий и покрытий зданий, в рабочих площадках, эстакадах и т.п.
По конструкции стержня колонны делятся на сплошные и сквозные. Сплошные колонны имеют непрерывное распределение материала по сечению. Стержень сквозной колонны состоит из нескольких ветвей, соединенных между собой планками или решетками.
Сечение сплошной колонны проектируют из прокатных профилей или листов, образующих открытое или замкнутое сечение.
При выборе сечения стержня колонны следует учитывать экономичность колонны, трудоемкость изготовления и удобство эксплуатации. Наиболее рациональны такие сечения, которые обеспечивают одинаковую гибкость (равноустойчивость) колонны относительно главных центральных осей сечения. Если расчетные длины колонны в двух главных плоскостях одинаковы, то рационально круглое трубчатое сечение. Однако из-за трудностей решения узлов примыкания ригелей к круглым трубам и их высокой стоимости этот тип сечения применяется редко. Сечение колонны из двух швеллеров неравноустойчиво. Более рациональным является сечение колонны из двух швеллеров, усиленных листом. Колонны из двух уголков, сваренных в коробку сплошными швами, применяются при небольших нагрузках и длинах. Весьма экономичное решение легкой колонны может быть получено из тонкостенных гнуто-сварных профилей. Колонны закрытого типа компактны, имеют хороший внешний вид, но требуют полной изоляции внутренней полости от вредных воздействий внешней среды. Колонны открытого типа удобнее в монтаже, их поверхности доступны для ремонта и окраски, но такие колонны не обладают равноустойчивостью, за исключением крестового сечения. Обычный прокатный меньше всего отвечает требованию равно устойчивости и поэтому применяется редко. Наибольшее распространение получили колонны из широкополочных двутавров. У таких двутавров радиусы инерции отличаются в два раза, что не соответствует равноустойчивости, но все же дает сечение, вполне пригодное для колонн.
Традиционным сечением является Н-образное сварное сечение из трех листов. Колонны с таким сечением из-за простоты изготовления и решения узлов примыкания нашли широкое распространение. Данное сечение может быть равноустойчивым, если ширину полки принять в 2 раза большей высоты. Однако стержень таких габаритов неудобен для изготовления, и, кроме того, при широких полках возникают затруднения в обеспечении их местной устойчивости.
В практике обычно принимают ширину полки равной высоте сечения колонны.
При малых нагрузках и больших длинах рациональны сквозные колонны. Они более экономичны по расходу стали по сравнению со сплошными, но отличаются большей трудоемкостью изготовления, более низкими эстетическими свойствами и сравнительно небольшой несущей способностью. Равноустойчивость сквозных колонн обеспечивается раздвижкой ветвей до требуемого расстояния.
Сквозные колонны чаще выполняют из двух прокатных швеллеров, причем швеллеры выгоднее ставить полками внутрь. При больших нагрузках ветви выполняют из прокатных или сварных двутавров. Для колонн, несущих небольшие нагрузки, но имеющих значительную длину, стержень рационально проектировать из четырех уголков, соединенных решетками в четырех плоскостях.
Решетки предназначены для обеспечения совместной работы ветвей стержня колонны и существенно влияют на устойчивость как колонны в целом, так и ее ветвей. Они могут быть безраскосными в виде соединительных планок) и раскосыми. Центральносжатые колонны чаще выполняют на планках, так как они имеют более простую конструкцию и лучший внешний вид. Колонны с раскосной решеткой обладают большей жесткостью при изгибе и применяются при действии внецентренного безраскосной решетки получаются тяжелыми (расстояние между ветвями 0,8…1 м и более).
Работа сквозных колонн под нагрузкой отличается от работы сплошных колонн. Ось, пересекающую ветви колонны, называют материальной, а ось, пересекающую решетку, – свободной. В некоторых сечениях материальная ось отсутствует вообще. Относительно материальной оси колонна работает, как центрально-сжатый сплошной стержень. Относительно свободной оси, вследствие деформативности решетки, сквозные колонны в меньшей степени сопротивляются продольной силе, чем сплошные, имеющие ту же площадь поперечного сечения и ту же гибкость. Поэтому при расчете сквозных колонн на устойчивость относительно свободной оси пользуются приведенной гибкостью, т.е. расчет сквозных стержней производят по тем же правилам, что и сплошных, но с заменой гибкости стержня относительно свободной оси приведенной гибкостью.
Соединительные элементы ветвей(планки или раскосы) работают на поперечную силу, возникающую при изгибе колонны от действия продольной силы при потере устойчивости.
Поможем написать любую работу на аналогичную тему