§3. Классификация колонн. Применение в производстве.

Классификация колонн. В зависимости от условий нагружения различают центрально-сжатые и внецентренно сжатые колонны. В центрально-сжатых колоннах продольная сила приложена вдоль оси колонны и вызывает равномерное сжатие сечения (см. рис. 6.1,а). Внецентренно сжатые колонны работают на восприятие совместного действия продольной силы и изгибающего момента (рис. 6.1,6). Конструкция поперечного сечения стержня колонн может быть сплошной (рис. 6, в) или сквозной (рис. 6, г). Выбор типа поперечного сечения зависит от минимального расхода металла и наименьшей трудоемкости изготовления. Сплошные колонны менее трудоемки, чем сквозные, однако при значительных нагрузках и большой высоте более рациональными могут оказаться сквозные колонны. Сквозные колонны, состоящие из отдельных ветвей, соединяют между собой системой планок (рис. 6, д) или решеток (рис. 6,е), причем последние применяются при больших нагрузках. Тип поперечного сечения колонн должен назначаться с учетом действующих нагрузок и условий устойчивости. Для центрально-нагруженных колонн необходимо стремиться к равноустойчивости во взаимно перпендикулярных плоскостях, так как выпучивание происходит в плоскости большей гибкости. Этому требованию соответствуют сплошные сечения из широкополочных прокатных или сварных двутавров. Сплошные сечения из обычных прокатных двутавров неэкономичны, так как значения их моментов инерции 1Х и 1У сильно разнятся в значениях и, следовательно, имеют разную гибкость в различных плоскостях. Равноустойчивы также колонны крестового сечения. Сквозные колонны более равноустойчивы. Особенно это относится к трубчатому сечению, устойчивость которого во всех вертикальных плоскостях одинакова. По конструктивной форме колонны могут быть постоянного поперечного сечения по высоте и ступенчатыми (см. рис. 6,а,б). Последние используются в основном в промышленных зданиях, имеющих мостовые краны.

Г лава II .Расчетная часть.

§1. Расчётная схема колонны.

Рис. 4.1. Расчетная схема колонны

Расчетная длина колонны l_ef с учетом способов закрепления колонны в фундаменте и сопряжения ее с балкой, примыкающей в верхней части, принимается равной:

l_ef = μl,

где l – геометрическая длина колонны;

μ – коэффициент расчетной длины, принимаемый в зависимости от условий закрепления ее концов и вида нагружения (при действии продольной силы на колонну сверху: μ = 1 – при шарнирном закреплении обоих концов колонны; μ = 0,7 – при жестком закреплении одного конца колонны и шарнирном другого).

При опирании балок на колонну сверху колонна рассматривается как шарнирно закрепленная в верхнем конце. Закрепление колонны в фундаменте может быть принято шарнирным или жестким. Если фундамент достаточно массивен, а база колонны развита и имеет надежное анкерное крепление, колонну можно считать защемленной в фундаменте.

Расчет на прочность элементов, подверженных центральному сжатию силой N следует выполнять по формуле

где A_n – площадь сечения нетто.

Расчет на устойчивость колонны при центральном сжатии выполняют по формуле:

где φ – коэффициент устойчивости при центральном сжатии.