3. Колонна

3.1. Общие положения. Расчетная схема

Колонны, поддерживающие главные балки, состоят из стержня, оголовка и базы (рис.11). Оголовок служит для опирания и крепления главных балок. База необходима для распределения усилия, передаваемого колонной на фундамент и обеспечения прикрепления к нему колонны с помощью анкерных болтов.

Колонны представляют собой центрально сжатые стойки. Нижний и верхний концы колонны имеет шарнирно неподвижное закрепление. Сжимающее продольное усилие складывается из опорных реакций двух главных балок и определяется выражением

, (3.1)

здесь, как и ранее, индекс * применен для обозначения величины, подлежащей впоследствии уточнению; - опорная реакция главной балки, определенная выражением (2.24). В данном случае не учтен собственный вес колонны.

Высота колонны зависит от схемы сопряжения главных балок с второстепенными. Если суммарная высота сечений главной и вспомогательной балок не превышает строительную высоту,

то есть если выполняется условие

, (3.2) то устраивается этажное сопряжение балок (рис. 11,а), в противном случае, когда , (3.3) устраивается сопряжение одном уровне (рис. 11,б). Здесь - высота сечения второстепенной балки по сортаменту, а строительная высота и высота сечения главной балки определены ранее выражениями (2.6) и (2.16).

Рис. 11. Схемы сопряжения балок между собой и с колонной:

а – этажное сопряжение балок;

б - сопряжение балок в одном уровне;

Высота колонны, то есть ее геометрическая длина, в случае выполнения условия (3.2) определяется выражением

, (3.4)

в случае выполнения условия (3.3) высота определяется выражением

. (3.5)

Здесь - величина заглубления базы колонны относительно нулевой отметки; - величина выступающей части опорного ребра, определенная в разд. 2.8.

Сечение стержня колонны может быть как сплошным, так и сквозным. На рис. 12,а представлено сплошное составное двутавровое сечение, характерное для колонны, представленной на рис. 11,а. Рис. 12,б содержит изображение сквозного сечения, составленного из двух швеллеров, характерное для колонны, представленной на рис. 11,б. На рис. 12,в представлен вариант сквозного сечения, составленного из двух двутавров, применяемого в случае исчерпания возможностей сортамента при выборе швеллера необходимого номера.

Рис. 12. Характерные сечения центрально сжатой колонны:

а - сплошное составное двутавровое сечение;

б - сквозное сечение из двух прокатных швеллеров;

в - сквозное сечение из двух прокатных двутавров

Независимо от типа сечения расчетная схема колонны имеет вид, представленный на рис. 13. Переход от геометрической длины к расчётной осуществляется по формуле

l_ef = H_ef = H. (3.6)

В данном курсовом проекте при расчётной схеме по рис.13  =1.

При этом для рассматриваемой конструкции расчетные длины колонны l_{ef x} и l_{ef y} относительно главных центральных осей сечения x и y равны между собой.

Рис. 13. Расчетная схема колонны

Так как расчет центрально сжатой стойки выполняется не на прочность, а на устойчивость, то при подборе и проверке сечения необходимо контролировать не только его площадь, но и гибкость стержня, которая непосредственно связана с радиусами инерции сечения относительно каждой главной центральной оси: , .

Табл. 1 содержит известные приближенные зависимости между радиусами инерции и основными габаритами сечений, представленных на рис. 13.

Таблица 1

Зависимости между радиусами инерции и габаритами сечений