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) 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. В деревянных стойках вообще трудно обеспе­чить жесткое защемление. 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

Кирпичные 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 материала . 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 вышерас­положенных 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.