Расчет и конструирование колонн
Колонна является элементом пространственного каркаса здания, который, как отмечено выше, можно условно представить в виде поперечных и продольных рам, воспринимающих вертикальные и горизонтальные нагрузки раздельно и далее через фундаменты передающих их на основание.
Поэтому, усилия, возникающие в сечениях колонн, можно получить, выполнив статический расчет на нагрузки и воздействия рам обоих направлений. Такой статический расчет весьма сложен, однако для приближенных расчетов его можно заменить упрощенным. При количестве пролетов поперечной рамы три и более можно принять, что на все виды нагрузок верх колонн практически не смещается. В результате работу колонны в системе поперечной рамы можно заменить работой отдельно стоящей колонны с шарнирно-несмещаемой опорой вверху, в уровне ригеля, и с замещением внизу, на уровне обреза фундамента.
Такая упрощенная схема колонны на нагрузки и воздействие может быть принята для продольного и поперечного направлений здания. При этом статический расчет колонны можно выполнить как однажды статически неопределимого элемента с использованием таблиц [1]. Расчет производится на каждый вид нагрузки отдельно, а затем выполняется требуемое сочетание нагрузок в соответствии с [18] по усилиям, возникающим от этих нагрузок.
Для статического расчета колонны требуется иметь хотя бы приближенные размеры сечения колонны. Для этого следует пользоваться каталогами, проектами колонн для данного вида здания и нагрузки, а также узлами их сопряжения с другими элементами каркаса.
Очертания колонн могут быть самые разнообразные. При мостовом кране чаще надкрановая и подкрановые части колонны имеют различную высоту поперечного сечения, ширина же сечения сохраняется постоянной и равной 400 мм при шаге колонн 6 м, 500 мм при шаге колонн 12 м.
При отметке верха колонн до порядка 10,8 м сечение подкрановой части выполняют тавровым или прямоугольным, а при большей отметке - двухветвенным. С различным видом колонн студент может детально познакомиться по [1-30].
По результатам сочетания нагрузок для сечения колонны - одного в надкрановой части и двух в подкрановой - ниже отметки опирания подкрановой балки и по обрезу фундамента производится конструктивный расчет железобетонных сечений на неблагоприятные сочетания нагрузок. Расчет выполняется по 1 группе предельных состояний по прочности и устойчивости.
Кроме расчета сечений по сочетаниям для эксплуатационной стадии работы следует выполнить расчет для стадий изготовления, транспортировки и монтажа. При этом следует руководствоваться методикой расчета, изложенной в [1, с.183-187].
Расчет подкрановой части двухветвенных колонн связан с необходимостью определения усилий в ветвях и распорках. Расчет следует производить приближенно, как многоэтажной рамы, по методу нулевых точек [1, с.407-410]. Пример расчета двухветвенной колонны приведен в [2, с.104-120; 9. с.186-189].
Консоли колонн, поддерживающие подкрановые балки, должны быть проверены на действие поперечной силы и изгибающего момента [1, с.406-407].
Армирование колонн следует выполнять в соответствии с передовыми методами производства работ, унификации и типизации. При этом следует ориентироваться на машинное производство арматурных работ. При выполнении армирования рекомендуется руководствоваться [19, с.57-65; 3, с.165-195].