|
Колонной называется вертикальный
стержень, работающий на сжатие и передающий давление на фундамент (или на
нижележащие части сооружения, если колонна многоярусная). Колонна состоит из
трех частей: стержня (или ствола), башмака (или базы) и оголовка ( 9.1,
а)>
Колонны широко применяются во всех видах сооружений; в
промышленном строительстве — в качестве элементов каркаса цехов и опор
рабочих площадок, в гражданском строительстве — в качестве вертикальных
элементов каркасов многоэтажных зданий и опор большепролетных покрытий, в
мостостроении — для опор эстакад и т. д.
Металлические колонны, как правило, выполняют из стали.
Алюминиевые сплавы в сжатых элементах работают плохо из-за малого модуля
упругости Е. Поэтому колонны из алюминиевых сплавов применяют в
исключительных случаях (например, в сборно-разборных конструкциях, при
строительстве в труднодоступных районах и т. п.). Колонны из чугунных труб,
которые ранее широко использовались, в настоящее время не употребляются.
В качестве соединений для колонн применяют сварку. Ранее
широко применялись клепаные колонны, в настоящее время ведутся работы по
освоению клеевых соединений.
Стальные колонны можно классифицировать по нескольким
признакам:', по характеру работы — центрально- и внецентренно-сжатые (см. § 2
гл. 6); по конструктивной форме — постоянного сечения и ступенчатые (см.
11.6), последние применяются в цехах с кранами грузоподъемностью более 20 т;
в) по типу сечения — сплошные и сквозные ( 9.2)Сквозные колонны состоят из
отдельных ветвей, объединенных «соединительной решеточкой» из уголков или
планок в единое целое (см. 9.1, и—м). Если ее не поставить, то каждая ветвь
будет работать самостоятельно и быстро потеряет устойчивость. Соединительная
решеточка из планок имест меньшую трудоемкость и красивее выглядит, но менее
жестка, чем соединительная решеточка из уголков. В широких колоннах последняя
оказывается легче, поэтому се предпочитают при ширине колонны более 0,8— I м.
Как указывалось в § 2 гл. 6, выпучивание сжатого элемента
происходит перпендикулярно той оси поперечного сечения, для которой гибкость
X=/o/i больше. Если гибкость в обоих плоскостях одинакова то стержень
называется равноустойчивым, а форма его сечения является самой выгодной (для
данного случая). Исходя из этого критерия можно сравнить рациональность
поперечных сечений колонн различных типов.
Самая простая колонна — из прокатного двутавра, обычного
или широкополочного ( 9.2, а, б). Из-за ограниченности сортамента двутавров
такое решение возможно только для небольших колонн. Для прокатного
двутаврового сечения поэтому оно может быть вполне рационально лишь в случае
резкого различия между свободными длинами колонны в разных плоскостях.
Наиболее часто применяются колонны с сечением в виде
сварного двутавра из трех листов. При /о = /{ для равноустойчивости сечения
необходимо, чтобы ширина полок была больше высоты стенки. На практике ради
удобства сварки эти размеры принимают примерно равными.
В сварном крестовом сечении из трех листов ix—iy ( 9.2,
t>). Однако при одинаковых габаритах оно обладает меньшим радиусом
инерции, чем двутавровое сечение. Трубчатое и замкнутое квадратное сечения
обла- дают наибольшим~радйусом инерции и поэтому очень выгодны при работе на
сжатие. Колонны из готовых замкнутых профилей ( 9.2, д, е) самые экономичные
по расходу стали. Но из-за дефицитности таких профилей это решение
применяется редко. Замкнутые сечения ( 9.2, ж, з) более трудоемки, но выполняются
из менее дефицитных швеллеров и уголков.
В сквозных колоннах расстояние между ветвями назначается
так, чтобы сечение получилось равноустойчивым. Сквозные колонны обычно
проектируют из двух швеллеров, расположенных полками внутрь. Сечение из
швеллеров полками наружу ( 9.2,/с) хуже, так как увеличивается расход металла
на планки. Если площадь швеллеров оказывается недостаточной, сечение
компонуют из двутавров.
Сечение из четырех уголков применяют для очень легких и
высоких колонн.
При сравнении сплошных и сквозных колонн выявляется, что
первые менее трудоемки в изготовлении, обладают большей жесткостью, по при
значительной ширине требуют увеличения расхода металла. Сквозные колонны
применяют: для основных колонн промышленных зданий — при ширине колонны более
1000 мм; для колонн рабочих площадок — при ширине сечения более 600 мм.
|