2. Принципы построения расчетной схемы железобетонной колонны.

Соединения железобетонных колонн с фундаментом.

Они жестко заделываются в стакане фундамента с помощью монолитного бетона, что дает основание считать нижнюю часть колонны жестко заделанной на уровне обреза фундамента. Это справедливо, если размеры фундамента значительны и не дают возможности повернуться колонне вместе с фундаментом. Если размеры фундамента невелики, а колонна достаточно мощная, то возможен ее поворот вместе с фундаментом, что больше соответствует шарнирной опоре.

Верхние концы стальных и железобетонных колонн обычно сопрягаются с балками или фермами и в зависимости от способов крепления считаются шарнирно или жестко закрепленными

Заделка железобетонных колонн в фундаментах:

а) жесткая при значительных размерах фундамента;

б) шарнирная при небольших размерах фундамента и мощной колонне;

1 — колонна; 2 — фундамент; 3 — заделка стыка бетоном;

4 — расчетная схема колонны

Шарнирное опирание стропильной железобетонной балки на колонну:

а) конструктивная схема опирания;

б) расчетная схема опирания балок на колонну и колонны на балки;

1 — балки; 2 — колонна;3 — опорная плита колонны;

4 — закладные детали балки;

5 — болты (гайки не показаны)

Шарнирное прикрепление колонн к конструкциям достигается более простыми приемами, нежели жесткое. Жесткое соединение конструкций обеспечивает большую жесткость здания или сооружения в целом, что позволяет более рационально использовать материалы.

3.Принципы построения расчетной схемы кирпичной колонны и деревянной стойки.

Деревянные стойки. Наиболее простой и распространенной конструкцией сопряжения деревянных стоек с лежнем и прогоном является конструкция. Вверху и внизу закрепление с помощью скоб и шипов является шарнирным. Даже если замонолитить нижний конец стойки подобно железобетонной колонне в фундаменте, то из- за неизбежной со временем усушки древесины защемление будет частичным, что и учитывается в расчетах.

Соединение деревянной стойки с прогоном: а) схема соединения; б) расчетная схема стойки; 1 — прогон;

2 — стойка; 3 — лежень; 4 — шип; 5 — скоба

К ирпичные колонны. За редким исключением, кирпичные колонны опираются внизу на фундамент, и на них свободно опираются балки — как правило, без специальных приспособлений (анкеров, обойм и т.д.), а это значит, что оба конца колонны в таком случае являются шарнирными Шарнирное прикрепление колонн к конструкциям достигается более простыми приемами, нежели жесткое. Поэтому в простейших стоечно-балочных системах оно наиболее распространено. В многоэтажных, многопролетных каркасах жесткое соединение конструкций обеспечивает большую жесткость здания или сооружения в целом, что часто достаточно важно и позволяет более рационально использовать материалом

Опирание деревянной балки на стойки: а) конструктивная схема; б), в) возможные перемещения балки; г) расчетная схема балки; 1 — балка; 2 — стойка; 3 — скобы

Тема: «Общее положение. Расчет колонн»

Цель урока: Дать общее положение расчета колонн.

Вопросы темы:

1.Общие подходы из сопротивления материалов . 2 .Работа центрально - сжатой колонны под нагрузкой и предпосылки расчета по несущей способности.

3.Расчет центрально - сжатых колонн.

4 Расчет внецентренно - сжатых колонн.

1.Общие подходы из сопротивления материала

Брус, работающий преимущественно на сжатие называют стойкой (колонной).

Колонны (стойки) представляют собой вертикальные стержневые элементы, передающие нагрузку от выше расположенных конструкций на фундамент или на нижерасположенные конструкции.

В зависимости от материала колонны бывают: стальные и железобетонные, деревянные (стойки), кирпичные (каменные). Сжатые элементы с небольшими размерами поперечного сечения, а также растянутые элементы при расчете называются стержнями.

По характеру работы различают центрально-сжатые колонны и внецентренно сжатые. Центрально-сжатыми называются элементы, нагрузка на которые действует по центру тяжести сечения (в колоннах с симметричным сечением центр тяжести сечения принимается совпадающим с геометрическим).

На внецентренно сжатые колонны, сила действует не по центру тяжести, а с эксцентриситетом ,то есть одновременно прилагается продольная силы N и изгибающий момент М.

= М/N.

Центральное сжатие более выгодно, так как конструкция испытывает менее сложное напряженное состояние, что позволяет проектировать более простые сечения элементов и полнее использовать несущую способность материала.

а) центрально-сжатые; 6) внецентренно сжатые; 1 — ось центра тяжести колонны; 2 — ось приложения нагрузки

2. Работа центрально-сжатых колонн под нагрузкой и предпосылки для расчета по несущей способности

Напряженно-деформированное состояние центрально-сжатых колонн и характер их разрушения зависят от материала, размеров и формы поперечного сечения, длины, способов закрепления концов и т.д.

При центрально-сжатом воздействии на колонну может произойти потери общей устойчивости вследствие появления продольного изгиба, выпучивания стойки. Изгиб стержня может произойти от силы, приложенной перпендикулярно к его оси, но тогда изгиб называют поперечным, а не продольным .

Изгиб стержня: а) продольный; 6) поперечный

При продольном или поперечном изгибе разрушение элемента происходит от того, что напряжения в его крайних волокнах достигают предельных величин и материал разрушается. Продольному изгибу подвержены все сжатые элементы, его проявление зависит от их гибкости и материала, из которого изготовлен сжатый элемент. Стальные и деревянные колонны, имеют небольшие размеры поперечного сечения и являются более гибкими, а железобетонные и каменные имеют более значительные размеры поперечного сечения и обладают меньшей гибкостью.