Оголовки колонн
Изящные и вытянутые колонн увенчаны оголовком. Этот конструктивный элемент позволяет передать и равномерно распределить нагрузку на колонну.
С точки зрения истории, оголовок колонны является той частью, которая больше всего потеряла в плане декоративности. Даже в строгом дорическом ордере, капитель (она же – оголовок) выглядела изящно и красиво. В древнегреческих ордерах эстетика и функциональность было тесно связаны, каждый элемент занимал свое место и выполнял свое предназначение. Исторически капитель колонны самая наполненная и самая декорированная часть, она расположена наверху, она притягивает и останавливает на себе взгляд, скользящий по колонне.
Сегодня декоративная роль капители в несущей колонне утрачена, вместо капители мы имеем оголовок, который строго функционален. Его размеры определяются исходя из действующих нагрузок и типа закрепления, которых может быть два:
- свободное или шарнирное закрепление;
- жесткое защемление.
Свободное защемление представляет собой простое опирание, В этом случае передается вертикальная нагрузка, но любая достаточно весомая горизонтальная нагрузка может разрушить систему. К примеру, если многотонный свод или портик опирается на колонны, то ни ветер, ни снег не смогут его сдвинуть, но если это легкая балка, то такое развитие событий вполне возможно. Это простой способ монтажа,
При жестком защемлении образуется надежное сопряжение, превращающее систему в раму. В таком типе закрепления расчетный момент в балках меньше.
На колонну может опираться одна или две балки, в зависимости от ее расположения на плане.
Центрирующие планки – это конструктивные элементы, которые позволяют сделать узел опирания на колонну сверху шарнирным.
Виды оголовков
Опирание на колонну может быть этажным (сверху) или боковым, от этого будет зависеть конструкция узла.
Оголовок состоит их следующих частей:
- опорная плита, толщина которой как правило составляет 15–25 мм;
- центрирующие планки;
- вертикальное ребро жесткости, оно прикрепляются к плите угловыми сварными швами;
- горизонтальное ребро жесткости.
Оголовки сплошных и сквозных колонн имеют схожу конструкцию. У сквозных колонн имеется ребро жесткости, скрепляющее в верхней части две ветви колонн и приваренное к опорному листу оголовка.
При выполнении расчета указывают тип передачи нагрузки и характер сопряжения, описывают характер передачи нагрузки на плиту, к примеру при опирании сверху продольная сжимающая сила передает через опорную плиту усилия на ребра оголовка и диафрагму в сквозной колонне.
На чертеже обязательно указывается, что торец диафрагмы, поверхность плиты, торец колонны необходимо фрезеровать.
Рисунок 1. Разные виды оголовков колонн и их сопряжения с балками. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Конструирование и расчет оголовка состоит их определения размеров самой плиты и ребер. Требуемую площадь ребра можно найти исходя из условия смятия, зная величину нагрузки, расчетное сопротивление смятию и коэффициент условий работы. Определив площадь разделим ее на условную длину распределения нагрузки, которая равна ширине опорного ребра, увеличенной на две толщины оголовка. Зная толщину, определим ширину и выполним проверку на местную устойчивость. Исходя из условия размещения сварных швов, определяем высоту опорного ребра. Катет сварного шва задается из конструктивных требований в зависимости от сварки. Находим требуемую длину шва и проводим проверку.
Если стенки сплошной колонны тонкие, то проводят проверку на срез по местам крепления вертикальных ребер.
Чтобы снизить напряжения в местах сварки встык между элементами разной толщина выполняют скосы с уклоном. Сам оголовок состоит из плиты и диафрагмы, расчет которых производится по аналогии. Чтобы найти толщины диафрагмы воспользуемся формулой на смятие, задавшись условной длиной распределения сосредоточенной нагрузки. Высоту диафрагмы находим исходя из формулы среза стенок ветвей.
Далее определяем катет сварного шва, принимаем его исходя из минимальной величины при заданном виде сварки. Ширину и толщину ребра жесткости назначаем из условий устойчивости.
В конце расчета оголовка выполняются все необходимые чертежи, на которых должны быть отражены оси, привязки, размеры, узлы сопряжения. Показывается с помощью условных обозначений сварка. В примечании указывают всю дополнительную информацию.
