Лекция 7 Колонны. Основы расчета строительных

                             конструкций, работающих на сжатие

Брус, работающий преимущественно на сжатие, принято называть колоннами (стойками). Колонны – вертикальные стержневые элементы, передающие нагрузку от вышележащих конструкций на фундамент или на нижерасположенные конструкции. Колонны применяются для поддержания перекрытий и покрытий зданий, перекрытий рабочих площадок, подкрановых конструкций, путепроводов и трубопроводов. В зависимости от материала за ними закрепились определенные названия: стальные и ж/б колонны, деревянные стойки, каменные (кирпичные) столбы. Сжатые элементы конструкций с небольшими размерами называют стержнями (верхние пояса ферм, пояса арок).

 

Расчет центрально-сжатых колонн.

 

В большинстве случаев при работе колонн возникает явление продольного изгиба, при котором несущая способность колонны уменьшается. В расчетных формулах сжатых колонн это учитывается введением коэффициента продольного изгиба φ≤ 1.

  N ≤ φRA

φ зависит от гибкости стержня             λ=l₀/i

                                                                  l₀ = μl

l₀ – расчетная длина стержня;                           ______

i – радиус инерции                                 i =√ ⌡/А

⌡- момент инерции сечения стержня

А – площадь сечения стержня

l – геометрическая (конструктивная) длина стержня

μ – коэффициент зависящий от способов закрепления колонны.

 

Для деревянных конструкций μ = 1,0; 2,2; 0,65; 0,8 соответственно.

    Т.к. размеры сечения часто не одинаковы относительно осей изгиба, могут различаться и радиусы инерции относительно этих осей i_x, i_y и, следовательно, могут различаться гибкости

λ_x=l_0x/i_x    λ_y=l_0y/i_y

    Продольный изгиб центрально-сжатого элемента будет происходить относительно оси, по отношению к которой гибкость больше.

    В практических расчетах в колоннах значение коэффициента φ=0,5÷0,8. При больших значениях гибкости (высокие колонны с небольшим сечением) опасное напряженное состояние наступает при очень небольших нагрузках, поэтому вводится понятие предельной гибкости λ_пред, которая не должна быть превышена независимо от нагрузки.

Стальные колонны широко распространены в общественных и промышленных зданиях. Они часто дороже колонн из других материалов, но экономически оправдано изготовление колонн в промзданиях высотой более 10 м или при тяжелом режиме работы мостовых кранов.

Простейшей конструкцией стальных колонн является сплошная колонна постоянного сечения, выполненная из прокатного (лучше

широкополочного) двутавра (а) или составного сечения из 3 листов (б), а также трубчатого (в) и коробчатого (г,д) сечения.

 

При большой высоте и относительно небольшой нагрузке колонны выполняются со сквозным сечением на планках (а) или решетке (б)