Вопрос 9.

Колонны служат для передачи нагрузки от вышерасположенных металлических конструкций через фундамент на грунт. В зависимости от того как приложена нагрузка на колонну различают центрально-сжатые, внецентренно-сжатые и сжато-изгибаемые колонны. В центрально сжатых колоннах нагрузки приложены либо непосредственно к центру сечения колонны, либо симметрично относительно оси стержня.

При проектировании центрально сжатых колонн следует стремиться к равноустойчивости колонны, т. е. к тому, чтобы гибкости колонны относительно главных осей сечения были равны. Центрально сжатые колонны работают на продольную силу, приложенную по оси колонны и вызывающую равномерное сжатие поперечного сечения. Внецентренно сжатой колонной считается колонна, в расчетном сечении которой действуют продольная сила N и изгибающий момент М. Такие колонны широко применяют в каркасах производственных зданий .

В зависимости от конструктивного решения стержня различают три типа внецентренно сжатых колонн производственных зданий.

постоянного по высоте сечения с консолью для подкрановой балки, применяемые при высоте до нижнего пояса фермы не более 12 м, и грузоподъемностью мостовых кранов не более 20 т;

переменного по высоте сечения (ступенчатые) сплошные и сквозные широко применяемые в каркасах промышленных зданий при большей градации грузоподъемности мостовых кранов (более 20 т). Верхнюю (надкрановую) часть этих колонн выполняют в виде сплошного двутаврового сечения. Нижняя часть колонн, состоящая из шатровой и подкрановой ветвей, имеет связь между ветвями в виде сплошного листа или в виде сквозной решетки из уголков;

раздельного типа, применяемые в цехах с тяжелым режимом работы при грузоподъемности кранов более 150 т и сравнительно небольшой высоте (до 20 м). В таких колоннах ветви нежестко связаны между собой гибкими в вертикальной плоскости планками.

Сжато-изгибаемыми элементами называются такие, на которые действует изгибающий момент и центрально приложенное продольное сжимающее усилие. Изгибающий момент может создаваться: а) внецентренно приложенной сжимающей силой, тогда элемент называют внецентренно сжатым, или б) поперечной нагрузкой.

Вопрос 10.

Базой называют опорную часть колонны, передающую усилия с колонны на фундамент. Конструктивное решение базы зависит от типа колонны и условий ее закрепления в фундаменте. Существует два типа баз - общая и раздельная. Различают базы центрально-сжатых и внецентренно сжатых одноветвевых колонн. Простейшая база состоит из опорной плиты, приваренной к фрезерованному торцу стержня. Такое решение целесообразно при небольшой продольной силе в колонне и шарнирном закреплении колонны в фундаменте.

При небольших усилиях допускается проектирование траверс с передачей усилия от колонны на траверсу через сварные швы. В колоннах, работающих на внецентренное сжатие, устраивают жесткие базы, развитые в плоскости действия изгибающего момента. Для обеспечения жесткости плиты и уменьшения ее толщины в базе устанавливают траверсы и ребра. Траверсы могут быть o6щими для полок колонны и раздельными.

Оголовки служат для передачи на стержень колонны нагрузки от опирающихся на них конструкций. Сопряжение балок с колоннами, поддерживающими балочные клетки, обычно бывает шарнирным с опиранием главных балок на колонну сверху. В этом случае оголовок состоит из плиты и системы подкрепляющих ее ребер. Наиболее характерные и часто встречаемые решения оголовков колонн при опирании на них балок сверху и передачи нагрузки через опорное ребро, вынесенное на торец главных балок. Толщину опорной плиты принимают конструктивно в пределах 20…25 мм, а размеры в плане назначают такими, чтобы плита выходила за контур сечения колонны на 15…20 мм. Длину ребер оголовка назначают из условия размещения сварных швов, передающих нагрузку на стержень колонны.

Опирания балки на колонну имеет вид сопряжения балки со стальными колоннами. Данное примыкание может быть как шарнирное, передающее только опорную реакцию балки, так и жесткое, передающее на колонну момент защемления балки в колонне, помимо опорной реакции балки. В большинстве балочных конструкций прибегают к использованию шарнирного опирания, а жесткое - в основном применяется в каркасных многоэтажных зданий. В практике строительства в монтажных стыках и сопряжениях несущих элементов рамных конструкций широко применяются фланцевые соединения. Фланцевые соединения обеспечивают возможность возведения каркаса здания при любых климатических условиях и возможность его демонтажа без повреждения несущих элементов. Фланцевые соединения характеризуются высокой надежностью при действии динамических нагрузок и простотой контроля соединения.