4.2. Колонны: конструктивные и расчетные схемы

Принципы построения расчетной схемы балки можно перене­сти и на колонны. Не повторяя правил, приведенных для по­строения расчетных схем простых балок и консолей, построим их для некоторых конструктивных схем стальных, железобетонных, деревянных и кирпичных колонн (стоек, столбов).

Стальные колонны. Простейшие стальные колонны, которые и будут рассматриваться в учебнике, прикрепляются к фундамен­там с помощью опорных плит (относительно толстых стальных ли­стов) и анкерных болтов. Они не обеспечивают жесткого защем­ления внизу и обладают податливостью, поэтому такое закрепле­ние считается шарнирным (рис. 4.14).

Рис. 4.14. Шарнирное крепление колонны к фундаменту: а) конструктивная схема; б) расчетная схема;

1 — колонна; 2 — траверса; 3 — опорная плита базы колонны;

4 — анкерные болты (гайки, шайбы не показаны); 5 — фундамент

Рис. 4.15. Жесткое крепление колонны к фундаменту: а) конструктивная схема; б) расчетная схема; 1 — колонна; 2 — траверса; 3 — опорная плита базы колон­ны; 4 — анкерные болты (гайки, шайбы не показаны); 5 — фундамент

При необходимости обеспечить жесткое защемление прикреп­ления колонны к фундаменту используют более сложную конструк­цию траверсы (рис. 4.15). Из рисунка видно, что поворот нижнего сечения колонны или опорной плиты практически исключается.

і

Рис. 4.16. Шарнирное прикрепление балки к стальной колонне: а) схема опира­ння балок; б) расчетная схема опер для балок и колонны; 1 — балки; 2 — колон­на; 3 — стальная прокладка; 4 — болты (гайка и головка болта не показаны)

Балки к колоннам моїуг прикрепляться как шарнирно, так и жестко. Пример шарнирного соединения балки с колонной пока­зан на рис. 4.16, при таком креплении возможен поворот торцево­го сечения. Пример жесткого соединения изображен на рис. 4.17, где балка через опорное ребро передает нагрузку на опорный сто­лик колонны, а жесткое присоединение балки к колонне обеспе­чивается болтами, которые исключают поворот сечений, т.е. дела­ют узел жестким. При этом следует понимать, что жесткость соеди­нения балки с колонной зависит не от того, опирается она сверху или сбоку, а от способа соединения, обеспечивающего или не обес­печивающего возможность поворота. Опирание балки сверху мож­но сделать жестким, а примыкание сбоку шарнирным (если убрать часть болтов, оставив их только в нижней части соединения).

Рис. 4.17. Жесткое прикрепление балок к стальной колонне сбоку: а) схема опирання балок; б) расчетная схема сопряжения колонны и балок; 1 — колонна; 2 — балки; 3 — опорный столик колонны;

4 — болты (гайки и головки болтов не показаны)

Железобетонные колонны. Наиболее распространенные случаи соединения железобетонных колонн с фундаментом приведены на рис. 4.18, а. Колонны жестко заделываются в стакане фундамента с помощью монолитного бетона, что дает основание считать ниж­нюю часть колонны жестко заделанной на уровне обреза фунда­мента. Это справедливо, если размеры фундамента значительны и не дают возможности повернуться колонне вместе с фундамен­

том. Если размеры фундамента невелики, а колонна достаточно мощная, то возможен ее поворот вместе с фундаментом, что боль­ше соответствует шарнирной опоре (рис. 4.18, б).

Рис. 4.18. Заделка железобетонных колонн в фундаментах: а) жесткая при значительных размерах фундамента; б) шарнирная при небольших размерах фундамента и мощной колонне; 1 — колонна;

2 — фундамент; 3 — заделка стыка бетоном; 4 — расчетная схема колонны

Рис. 4.19. Шарнирное опирание стропильной железобетонной балки на колонну: а) схема опирания; б) расчетная схема опирання балок на колонну и колонны на балки; 1 — балки; 2 — колонна; 3 — опорная плита колонны; 4 — закладные детали балки; 5 — болты (гайки не показаны)

Балки или фермы могут опираться сверху на колонну, в этом случае они крепятся с помощью анкерных болтов с гайками или при помощи приварки закладных деталей монтажными сварны­ми швами. Подобное соединение можно считать шарнирным (рис. 4.19). В многоэтажных железобетонных каркасах опирание ригеля выполняется на консоль колонны, и в случае, когда при­няты специальные меры, исключающие поворот опорного сече­ния ригеля, узел крепления считается жестким (рис.

4.20). Если крепление ригелей к консолям колонн осуществлено просто при­варкой закладных деталей, соединение считается шарнирным.

Рис. 4.20. Жесткое соединение железобетонного ригеля с колонной: а) схема соединения; б) расчетная схема сопряжения колонны и ригелей;

1 — колонна; 2 — ригель; 3 — закладные детали колонны; 4 — закладные детали ригеля; 5 — монтажный сварной шов, соединяющий закладные детали; 6 — выпуски арматуры из ригеля; 7 — выпуски арматуры из колонны; 8 — арматурные коротыши — стержни, привариваемые к выпускам арматуры ригеля и колонны; 9 — стык, выполненный ванной сваркой

Для определения расчетных длин железобетонных колонн мно­гоэтажных зданий следует пользоваться указаниями п. 3.25, а од­ноэтажных — табл. 32 СНиП 2.03.01-84*.

Деревянные стойки. Наиболее простой и распространенной конструкцией сопряжения деревянных стоек с лежнем и прого­ном является конструкция, изображенная на рис. 4.21. Очевидно, что и вверху и внизу закрепление с помощью скоб и шипов явля­ется шарнирным. В деревянных стойках вообще трудно обеспе­чить жесткое защемление. Даже если замонолитить нижний ко­нец стойки подобно железобетонной колонне в фундаменте, то из- за неизбежной со временем усушки древесины защемление будет частичным, что и учитывается в расчетах.

Рис. 4.21. Соединение деревянной стойки с прогоном: а) схема соединения; б) расчетная схема стойки; 1 — прогон;

2 — стойка; 3 — лежень; 4 — шип; 5 — скоба

Кирпичные колонны. За редким исключением, кирпичные ко­лонны опираются внизу на фундамент, и на них свободно опира­ются балки — как правило, без специальных приспособлений (ан­керов, обойм и т.д.), а это значит, что оба конца колонны в таком случае являются шарнирными (рис. 4.22).

Из вышеизложенного следует, что шарнирное прикрепление колонн к конструкциям достигается более простыми приемами, нежели жесткое. Поэтому в простейших стоечно-балочных сис­темах оно наиболее распространено. В многоэтажных, многопро­летных каркасах жесткое соединение конструкций обеспечивает большую жесткость здания или сооружения в целом, что часто до­статочно важно и позволяет более рационально использовать ма­териалы.

Рис. 4.22. Соединение кирпичной колонны с балкой и фундаментом: а) конструктивная схема столба; б) расчетная схема; 1 — балка;

2 — колонна; 3 — фундамент

Примеры построения расчетных схем

Пример 4.1. Руководствуясь изложенной методикой построе­ния расчетной схемы, построить расчетную схему для деревянной балки, опирающейся на деревянные стойки и закрепленной с по­мощью стальных скоб (рис. 4.23).

Решение.

Если приложить какую-либо силу Т7, как изображено на рис. 4.23, б, то видно, что левая опора не дает возможности переме­щения конца балки, а правый конец балки может перемещаться.

Значит, левая опора неподвижная, а правая подвижная. Если приложить силу, как показано на рис. 4.23, в, то видно, что оба конца балки могут почти свободно повернуться на некоторый угол, когда балка прогибается. Это значит, оба конца балки за­креплены шарнирно. Подытоживая сказанное, можно сделать заключение о том, что левая опора шарнирно-неподвижная, а правая — шарнирно-подвижная. Расчетная схема балки изоб­ражена на рис. 4.23, г. Не представляет труда проанализировать опоры и со статической точки зрения: на правой опоре при при­ложении произвольно направленной нагрузки возникает одна вертикальная реакция, а на левой опоре — наклонная реакция, которую можно разложить на две составляющие (вертикальную и горизонтальную).

Задачи для самостоятельной работы

Задача 4.1. Обоснуйте и изобразите расчетную схему для же­лезобетонного лестничного марша, опирающегося на лестничные площадки, как показано на рис. 4.24.

Рис. 4.24. К задаче 4.1.

Опирание лестничного марша на лестничные площадки

Задача 4.2. Оцените, какими считаются следующие соедине­ния: стальной колонны с фундаментом (рис. 4.25, а) стальной ко­лонны с балкой (рис. 4.25, б) — шарнирными или жесткими?

Рис. 4.25. К задаче 4.2. а) соединение колонны с фундаментом; б) соединение колонны с балкой

<< | >>
Источник: Сетков В.И., Сербии Е.П.. Строительные конструкции: Учебник. — 2-е изд. 2005

Еще по теме 4.2. Колонны: конструктивные и расчетные схемы:

  1. 4.1.2. Конструктивная и расчетная схемы консоли (консольной балки)
  2. КЛАССИФИКАЦИЯ ПЕЧЕЙ И ИХ КОНСТРУКТИВНЫЕ СХЕМЫ
  3. ЕЕ Состав и объем расчетной и графической частей проек­та Расчетная часть проекта
  4. Составление разбивочной схемы
  5. Глава 8. ГЕНЕРАЛЬНЫЕ СХЕМЫ ВОДОСНАБЖЕНИЯ
  6. 2.1. СХЕМЫ ФУНДАМЕНТОВ
  7. 3.3.2. Расчетные временные нагрузки
  8. 3.3.1. Расчетные постоянные нагрузки
  9. Анализ пространства: измерение и создание плана-схемы
  10. 11.1.3. Расчетные сопротивления грунта
  11. КОНСТРУКТИВНЫЕ МЕРОПРИЯТИЯ
  12. 2.2.3. Нормативные и расчетные значения сопротивлений материалов и нагрузок
  13. КОНСТРУКТИВНЫЕ МЕРОПРИЯТИЯ
  14. РАСЧЕТНАЯ ПЛОЩАДЬ СКЛАДА НА ЕДИНИЦУ ИЗМЕРЕНИЯ С УЧЕТОМ ПРОХОДОВ И ПРОЕЗДОВ
  15. КОНСТРУКТИВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ ГРАЖДАНСКИХ ЗДАНИЙ