Простейшей конструкцией стальных колонн (рис. 5.6) является сплошная колонна постоянного сечения, выполненная из трубы или прокатного двутавра (лучше широкополочного). Достаточно часто выполняются сплошные колонны составного сечения из прокатных элементов: двух швеллеров, уголков и других комбинаций. Сплошные колонны могут быть сварены из трех листов, повторяя по форме сечения прокатных двутавров (рис. 5.7). Колонны также могут выполняться сквозного сечения: на планках (рис. 5.8, а) или решетчатые (рис. 5.8, б). В рамках нашего курса будет рассмотрен расчет сплошной колонны из прокатного широкополочного двутавра.
Рис. 5.6. Сечения сплошных колонн: а) прокатный двутавр; б) сварной двутавр; в) труба; г) сечение из двух швеллеров; д) сечение из двух уголков
Рис. 5.7. Сплошная центрально-сжатая колонна:. а) конструкция; б) сечение из прокатной двутавровой балки; в) двутавровое сечение, сваренное из листов; 1 - стержень колонны; 2 - оголовок колонны; 3 - база колонны; 4 - фундамент; 5 - расчетная схема
Рис. 5.8. Сквозные центрально-сжатые колонны: а) соединение ветвей на планках; б) соединение ветвей решеткой из уголков; 1 - стержень; 2 - оголовок; 3 - база колонны; 4 - фундамент; 5 - планки; 6 - уголки
5.2.2 Особенности работы стальных колонн под нагрузкой и предпосылки для расчета
Несущая способность колонн может быть исчерпана по ряду причин:
1) от потери общей устойчивости;
2) от потери прочности, что возможно, когда в поперечном сечении имеются отверстия, ослабляющие сечение колонны (например, технологические отверстия, отверстия для болтов и т.п.), либо в колоннах сквозного сечения, когда устойчивость колонны обеспечивается тем, что ветви колонны расставлены далеко от главных осей при ограниченной площади их сечения (рис. 5.8), и в этом случае потеря прочности может произойти раньше, чем потеря общей устойчивости;
3) от потери местной устойчивости (рис. 5.9, а); для исключения этого явления применяются специальные меры, например постановка поперечных ребер жесткости (рис. 5.9, 6), конструктивное увеличение толщины листов, из которых изготовляется колонна, и т.п. В прокатных двутаврах, трубах их толщины и сечения подобраны таким образом, что потери местной устойчивости обычно не происходит, поэтому основными случаями потери несущей способности для таких колонн остаются первые два.