Колони представляють собою вертикально розплоджені стрижневі елементи, за якими навантаження від верхніх конструкцій передається на фундаменти. У них розрізняють: верхню частину - оголовок. на який спираються вищележачі конструкції; стрижень - основну частину колони, передає навантаження зверху вниз, і базу (башмак) - нижню частину колони, передає навантаження від стрижня на фундамент.
Якщо колона працює на сприйняття навантаження від однієї поздовжньої сили, прикладеної по центру ваги перерізу, то вона називається центрально-стиснутої. Якщо поздовжня сила не збігається з центром ваги перерізу або до стрижня прикладені будь-які поперечні навантаження, то крім стиснення виникає вигин, і колона називається внецентренно-стислій.
Стрижні колон бувають постійного. змінного або ступеневої перетину по висоті. Перетин стрижня колони може бути суцільним або наскрізним (гратчастим), що складається з окремих гілок, з'єднаних розкосами або планками.
Суцільні і наскрізні колони зі стрижнем постійного перетину найбільш поширені при центральному стиску. Суцільні колони застосовують при великих навантаженнях і невеликих висотах, наскрізні навпаки - при менших навантаженнях і великих висотах.
Типи перетинів для суцільних колон показані на рісунке1. Найбільш проста колона виходить з одного прокатного двутавра (рис. Б); однак внаслідок відносно невеликої бокової жорсткості така колона раціональна в тих випадках, коли в площині меншою жорсткості є додаткові розкріплення (зв'язку). Найбільш поширені складові двотаврові перетину (рис. В), вони жорсткі в обох напрямках і досить прості у виготовленні. За витраті найбільш економічні колони трубчастого перетину (рис. Г). Останнім часом набули широкого поширення колони з широкополочних двутавров. Вперше вони були використані в США в 1980-х роках при будівництві висотних будівель, і з тих пір активно застосовуються в промисловому, цивільному і комерційному будівництві в якості балок, колон і перекриттів. Це перетин має досить високу жорсткість як в площині, так і з площини стінки і є досить економічним. Інші перетину (ріс.д) застосовуються відносно рідко.
Мал. 1 Суцільні колони
а - загальний вигляд; б-д - типи перетинів
Типи перетинів стрижнів для наскрізних колон показані на рісунке2. де показано також з'єднання гілок, яке може бути виконане за допомогою розкосів (решітки) або планок. З'єднання гілок колони розкосами надає стрижня велику жорсткість, тому такі колони застосовують при значних навантаженнях, а також при можливих незначних відхиленнях поздовжньої сили (що не враховуються розрахунком) з осі стержня.
Мал. 2 Типи перетинів і з'єднань гілок наскрізних колон
Міцність стержня наскрізної колони, якщо її гілки ослаблені будь-якими отворами (наприклад, при кріпленні розкосів або планок заклепками або болтами), перевіряють за формулою
ГдеN - розрахункова поздовжня сила, F нт - площа нетто гілок колони.
Стрижень колони повинен бути також перевірений на стійкість. Якщо перетин стрержня складається з двох гілок, то вісь, яка перетинає гілки, називається матеріальною, а вісь перетинає розкоси або планки - вільною. У перетині, що складається з чотирьох вервей, обидві осі вільні.
Особливість внецентренно-стиснутих колон - вплив на них одночасно поздовжньої сили і згинального моменту. Внаслідок цього їх перетину (на відміну від центрально-стиснутих колон) приймають боллее розвиненими в площині дії моменту (збільшують висоту перетину) і часто несиметричними, так як від дії моменту одна сторона перетину довантажується, а інша - розвантажується. Застосовуються колони суцільного перерізу і наскрізні, постійного перетину по висоті і змінного.
Суцільні колони. Для колон з невеликими зусиллями, а також у випадках, коли вигинає момент може діяти як в одну сторону, так і в іншу, застосовують симетричні перетину (рис. 3 а). При великих зусиллях з одностороннім моментом частіше проектують н есімметрічние перетину різного виду (рис.3 б).
Мал. 3 Перетини внецентренно-стиснутих суцільних колон
а - симетричні; б-несиметричні
Наскрізні колони. Поширені типи перетинів наскрізних позацентрово-стиснутих колон показані на рис.4. Наявність згинального моменту викликає істотну поперечну силу, тому гілки внецентренно-стиснутих колон з'єднують зазвичай розкосу гратами. Симетричні перерізи стрижнів колон застосовують при невеликих зусиллях або в тих випадках, коли згинальні моменти діють в обидві сторони. При односторонньому моменті гілки колон навантажуються неоднаково і більш раціональні несиметричні перерізи. Ширина обох гілок часто приймається однаковий для зручності кріплення розкосів решітки.
Мал. 4 Перетини внецентренно-стиснутих наскрізних колон
а - симетричні; б-несиметричні
Наскрізна колона працює як ферма з паралельними поясами: розрахункові зусилля колон N і M розкладаються по поясах, де виникають тільки осьові поздовжні зусилля. Решітка колони сприймає зусилля від поперечної сили фактичної або умовної (якщо умовна виявиться більше фактичної).