Колонны и стойки служат опорами балочных изгибаемых элементов перекрытий или являются основными несущими конструкциями каркасных и фахверковых стен, а потому работают на центральное или внецентренное сжатие. Колонны выполняются на месте в виде монолитных конструкций, а также осуществляются в сборном железобетоне из отдельных элементов.
Центрально нагруженные железобетонные колонны выполняются, как правило, квадратного сечения.
Защитные слои для арматуры колонн сохраняются такими же, как в балках
Армирование железобетонных колонн производится отдельными продольными стержнями или сварными каркасами. В первом случае стержни арматуры связываются поперечными хомутами в пространственные каркасы, а во втором случае такие пространственные каркасы образуются из отдельных плоских, связанных на прихватке соединительных коротышей или из П-образных сварных каркасов.
При стороне квадрата не более 40 см разрешается постановка арматуры по углам сечения, а при больших сечениях количество стержней увеличивается, причем наименьшее расстояние в свету между арматурой не должно быть меньше 5 см.
Диаметр хомутов и поперечных стержней сварных каркасов принимается не менее 0,25 d1 и не менее 5 мм.
Шаг хомутов принимается по наименьшей из двух величин: не более 50 см; не более 15 ;d1 для вязаных каркасов и 20 ;d1 — для сварных.
При наличии в пространственных каркасах восьми продольных стержней и более ставятся дополнительные хомуты или соединительные коротыши.
Стыкование продольных стержней колонн производится обычно несколько выше уровня перекрытий внахлестку с перепуском длиной 25 d1 при бетоне марки 150, а при бетоне марки 200 и выше перепуск снижается до 20 d1. При стыковании гладких круглых стержней они на концах снабжаются крюками, арматура периодического профиля оставляется без крюков.
Сборные колонны из железобетона армируются аналогично монолитным и выполняются в виде отдельных элементов высотой в один или два этажа.
Внецентренно нагруженные колонны отличаются от центрально нагруженных прямоугольным поперечным сечением, большое измерение которого расположено в направлении действующих изгибающих моментов. Прямоугольные поперечные сечения колонн назначаются с отношением сторон от 1,5 до 3.
Конструкции колонн
а — армирование отдельными стержнями и поперечными хомутами, 6 — армирование плоскими сварными каркасами и соединительными коротышами, в — армирование П-образными сварными каркасами, г — армирование при b;40 см отдельными стержнями, д — армирование при Ь , 40 см сварными каркасами, е — армирование при в , 40 см сварными каркасамя, ас — сварные каркасы внецентренно нагруженных колонн, а и u — вязаные каркасы внецентренно нагруженных колонн, 1 — хомут; 2 — соединительные стержни.
Рабочая арматура при устройстве таких железобетонных колонн соединяется в пространственные каркасы из отдельных продольных стержней, а также из отдельных плоских сварных каркасов. Располагается рабочая арматура по коротким сторонам; по длинным сторонам сечения, если они превышают 50 см, ставятся конструктивные продольные стержни диаметром не менее 12 мм с расстоянием между ними не более 50 см.
В одноэтажном здании в зависимости от месторасположения различают средние колонны и крайние колонны (примыкающие к наружным продольным стенам). Различие между средними и крайними колоннами проявляется наиболее отчетливо в зданиях с мостовыми кранами. В зданиях без мостовых кранов внешние различия между средними и крайними колоннами стираются.
Основные виды сборных железобетонных колонн одноэтажных зданий приведены на рис. 1. Колонны для зданий без мостовых кранов (рис. 1, а) имеют одинаковое от низа до верха прямоугольное сечение; в средних колоннах вверху делают небольшое уширение, необходимое из условий опирания на одну колонну двух балок (ферм) покрытия.
В колоннах для зданий с мостовыми кранами различают подкрановую (нижнюю), надкрановую (верхнюю) части и подкрановые консоли. В крайних колоннах сторона, примыкающая к стене, делается вертикальная (без выступов), а подкрановая консоль — односторонняя. Средние колонны делают симметричными относительно вертикальной оси.
Высота надкрановой части колонны складывается из размера H 2 (сделать ссылку на виды зданий), высоты подкрановой балки и высоты
кранового пути. Подкрановую часть делают прямоугольного сечения (рис. 1, б), а при тяжелых кранах — двухветвенную— из двух прямоугольных ветвей, соединенных распорками (рис. 1, в). Такая форма для колонн, работающих на внецентренное сжатие с большими эксцентриситетами, экономнее. Такие же колонны применяют в зданиях без мостовых кранов, но большой высоты (H>10,8 м).
Рис. 1. Сборные железобетонные колонны одноэтажных зданий:
а — колонны бескранового здания; б — подкрановые колонны прямоугольного сечения; в — то же, двух-ветвенная; г — закладная деталь с приваренной консолью — «столиком»
Колонны изготовляют из бетона марок 300, 400 без предварительного напряжения, поскольку колонны работают в основном на сжатие.
Перед бетонированием колонн в них закладывают в соответствующих местах стальные детали в виде пластинок, газовых трубок, штырей с винтовой нарезкой и др. Эти закладные детали служат для крепления к колоннам (при помощи гаек или сварки) других элементов каркаса и стен здания (рис. 1, г).
Нижний конец сборной железобетонной колонны имеет прямой торец без каких-либо специальных деталей для ее крепления к фундаменту.
Монолитные колонны имеют всегда прямоугольное сечение и бетонируются непосредственно поверх фундаментов с перепуском стержней арматуры (рис. 2).
Рис. 2. Соединение монолитной колонны с фундаментом: 1 — арматура колонны; 2 — арматура фундамента
Стальные колонны (для одноэтажных зданий с тяжелыми мостовыми кранами) приведены на рис. 3. Надкрановая часть колонн — двутаврового сечения; подкрановая— двухветвенная. Ветви соединяются между собой решеткой из прокатных уголков.
В зданиях с тяжелым режимом работы для прохода вдоль крановых путей в верхней части колонны может быть предусмотрен проем (рис. 3, б).
Рис. 3. Стальные колонны одноэтажных зданий:
а — крайняя; б — средняя; 1 — тормозное устройство; 2 — проход
Размеры сечений колонн высоких одноэтажных зданий без мостовых кранов определяются из условий гибкости. В целях увеличения
момента инерции сечения такие колонны делают двутавровыми или решетчатыми — из двух ветвей, соединенных планками или раскосной решеткой (рис. 4).
Рис. 4. Колонны высоких бескрановых зданий:
1 — ребра жесткости через 1 — 1,5 м; 2 — решетка из уголков
На нижнем конце стальная колонна имеет башмак (базу), который служит для распределения нагрузок от колонны на менее прочный материал фундамента и для крепления колонны к нему. В тяжелых двухветвенных колоннах башмаки на ветвях делают раздельные (рис. 5).
Рис. 5. Башмаки стальных колонн:
а — двутавровой (с условно шарнирным опиранием); б — двухветвенной: в - решетчатой
Стальные колонны изготовляют при помощи сварки из прокатных или сварных профилей. Например, в тяжелых двухветвенных колоннах отдельные ветви и верхняя часть могут быть образованы из сварных двутавров.
Для крепления к колоннам других элементов каркаса, для опирания стеновых панелей и т. д. в соответствующих местах делают отверстия для монтажных болтов или приваривают стальные детали.
