88

Тема 6. Центрово-стиснуті колони та стержні

Вони призначені для підтримання елементів робочих майданчиків, перекриттів, трубопроводів, естакад тощо. Навантаженням для колон є опорні реакції конструкцій, що на них опираються. Далі ці зусилля передаються на фундаменти.

Колона складається з трьох елементів:

Оголовок – конструктивний елемент, на який безпосередньо передаються опорні реакції конструкцій, що спираються на колону;

Стержень – основний елемент, який передає навантаження з оголовка на базу;

База – елемент, який передає зусилля колони на бетон фундаменту.

За конструкцією колони можуть бути суцільного перерізу та наскрізні.

6.1. Суцільні колони

Найчастіше колона проектується у вигляді широкополичного або зварного двотавра.

	‑ відкриті перерізи
	‑ замкнуті перерізи
Рис. 6.1. Типи перерізів суцільних колон

З прокатних профілів можуть компонуватися як відкриті, так і замкнуті перерізи.

Колони замкнутого перерізу мають кращий зовнішній вигляд і близьку стійкість у всіх напрямках. Але їх внутрішні поверхні важко захистити від корозії. Тому при підвищеній агресивності зовнішнього середовища внутрішню частину таких колон треба герметизувати.

Найбільш економічними будуть рівностійкі колони, у яких гнучкість відносно осі повинна бути рівною гнучкості відносно осі.

.

Двотаврові перерізи при однакових розрахункових довжинах повинні мати такі співвідношення розмірів:

, ,.

Але такі перерізи дуже невдалі з погляду конструктивних рішень.

Досить часто використовують зварні колони, які складаються з трьох листів. Вони досить економічні за витратою сталі, оскільки мають розвинуті перерізи. Автоматична зварка забезпечує індустріальний спосіб виготовлення таких колон.

При навантаженнях більш раціональними є суцільні перерізи. При менших навантаженнях краще використовувати наскрізні колони.

Приблизно радіуси інерції пов’язані з розмірами перерізу:

Рис. 6.2. Наближені радіуси інерції колон

Розрахункова схема

Розрахункова схема визначається способами закріплення її у фундаменті, а також способом прикріплення балок, що передають навантаження на колону.

;	.
Рис. 6.3. Розрахункові схеми колон з коефіцієнтами розрахункової довжини

Підбір перерізу суцільної колони

Визначають потрібну площу:

.

Для знаходження коефіцієнта поздовжнього згину попередньо задаються гнучкістю. Досвід проектування свідчить, що у першому наближенні доцільно приймати:

при ,

,

при ,

.

Крім площі, обчислюють потрібні радіуси інерції:

, ,

де ,‑ розрахункові довжини колони у площинах перпендикулярних до осей,.

, ,

де ,‑ геометрична довжина колони або її ділянок між точками закріплення;,‑ коефіцієнти зведення довжини приймаються залежно від способу закріплення колони у відповідних площинах.

Рис. 6.4. Розрахункові розміри перерізів

Знаючи ,,, за сортаментом знаходять номер прокатного широкополичкового двотавра чи іншого профілю або переходять до складених перерізів. , ,,. Для складеного двотаврового перерізу з міркувань забезпечення технологічності приймають . Розміри елементів перерізу ,,,,—приймаються згідно з сортаментом і такими, щоб забезпечувалися вимоги щодо місцевої стійкості:

Для полички:

При ,‑ приведена гнучкість.

. Для інших типів перерізів за табл. 29 СНиП.

Для стінки (таблиця 27 СНиП):

при ,,

при ,, але не більше 2,3.

При визначенні перерізу елемента за найбільшою гнучкістю треба множити на коефіцієнт, але не більш ніж 1,25.

Компонуючи переріз, доцільно основну масу металу зосереджувати у поличках. Це сприяє покрашенню загальної стійкості колони.

Запроектувавши переріз, перевіряють його з урахуванням фактичних геометричних характеристик:

,

, ,

, ,

, .

За найменшим значенням абоза табл. 72 СНиП знаходять.

.

Якщо , переріз збільшують. Доцільно збільшувати генеральні розміри перерізу.