Центрально сжатые колонны.

Случай центрально сжатых колонн может иметь место в одноэтажных и многоэтажных промышленных и гражданских зданиях, когда горизонтальные усилия воспринимаются системой вертикальных связей. Сечения колонн могут быть: сплошными из прокатных двутавров или труб и различных комбинаций открытых профилей (рис 5.4); сквозными, состоящие из двух или четырех ветвей, соединенных между собой планками или решеткой из уголков или швеллеров (рис). Планки ставят при расстоянии между осями ветвей не более 500 – 600 мм. При больших расстояниях целесообразно применять решетку из уголков.

Расчет центрально – сжатых сплошных колонн на прочность и устойчивость в соответствии со СНИП II 23 81* следует выполнять по формулам (2.3) и (2.4)

Как правило, подбор сечения ведут методом приближений, а расчет начинают с определения расчетной продольной нагрузки с грузовой площади колонны (рис).

(5.1.)

где F_tot – суммарная интенсивность всех постоянных и временных нагрузок, приведенная к 1 м² площади; А₃ – грузовая площадь колонны.

Требуемая площадь колонны определяется из условия обеспечения устойчивости центрально – сжатого стержня

(5.2)

Предварительно коэффициент продольного изгиба φ принимают для стальных колонн в пределах 60 – 80. По найденному значению A_cat стержень сплошной колонны из прокатных профилей определяют путем подбора профиля по сортаменту.

Для составных двутавровых стержней, сечение которых изготовлено из трех стальных листов, при назначении размеров сечения руководствуются следующими требованиями: для поясов применяют листы толщиной t_f=10-40 мм, для стенки – t_w=6-16 мм, высоту и ширину сечения колонны назначают в зависимости от допустимой гибкости в пределах (1/14-1/29) Н. Эти значения приблеженных размеров колонн можно принимать по табл. 2

Таблица 2.9.

Наименование сечения	Размеры колонн при гибкости (мм)
λ=60	λ=90	λ=120
Сварной широкополочный двутавр
Трубчатое сечение
Замкнутое из 2-х уголков
Сквозное из 2-х швеллеров
Сквозное из 4-х уголков

В соответствии со СНИП II 23 81* гибкость сжатых элементов рекомендуется принимать в пределах 60 – 90, но не более 120.

После назначения сечения определяют его фактические геометрические характеристики: A, i_x, i_y, λ_x, λ_y, φ_x, φ_y. Сечение считается подобранным удовлитворительно, если недонапряжение, не превышает 5% для сварных и комбинированных профилей или его невозможно уменьшить в пределах сортамента пркатных профилей. Для расчета радиусов инерции центрально – сжатых стержней колонн может быть использована табл. 5.2. Моменты инерции сварного двутаврового сечения относительно главных осей определяют по формулам:

(5.3)

(5.4)

Для центрально сжатых колонн должно выполняться условие предельного отношения расчетной высоты стенки h_ef к ее толщине в зависимости от значения условной гибкости . Например, для двутаврового сечения это условие запишется:

(5.5)

(5.6)

В таблице 27 СНИП II 23 81* даны формулы для определения значения h_ef при других типах сечения.

Таблица 5.2. Приближенные значения радиусов инерции сечения.

Таблица 5.3. Коэффициенты условий работы g_с элементов стальных конструкций.

Таблица 5.4. и Таблица 5.5.

Колонны предназначены для передачи нагрузки от балочных клеток, ферм покрытий, рабочих площадок и других конструкций на нижележащие или на фундаменты. В центрально – сжатых колоннах равнодействуящая сила приложена по оси колонны и вызывает центральное сжатие расчетного поперечного сечения. Центрально – сжатые колонны, так же как и внецентренно сжатые, состоят из трех основных частей, выполняющих определенную функцию: оголовка, стержня и базы (башмака) (рис 5.8). Случай центрально – сжатых колонн имеет место в одноэтажных и многоэтажных гражданских и промышленных зданиях, когда горизонтальные усилия воспринимаются системой вертикальных связей.

По типу сечений различают сплошные колонны, состоящие из прокатных двутавров или труб или различных комбинаций открытых профилей (рис. 5.4), сквозные, сотоящие из 2 – х или 4 – х ветвей, соедененных между собой планками или решетками из уголков или швеллеров (рис. 5.6). Соединение ветвей с помощью планок применяют, если расстояние между осями ветвей не привышает 500…600 мм. При больших расстояниях планки получаются тяжелыми, поэтому целесообразно применять решетку из одиночных уголков.