Балки-колонны: как вертикальные элементы передают нагрузки в строительстве

Балка-колонна — вертикальный несущий элемент, воспринимающий нагрузку (вес, ветер, сейсмические силы) от балки над ним и передающий её вниз, через конструкцию здания, к фундаменту. Используются с древних времен: Римский Колизей и Греческий Парфенон — известные ранние примеры.

Современные небоскребы

Без стальной системы балок-колонн современные небоскребы невозможны. Один из первых — Вулворт-билдинг в Нью-Йорке (1913). В каркасах небоскребов стальные двутавры лежат на Н-образных колоннах. Более широкие полки Н-образного профиля толще средней стены для лучшего восприятия сжатия.

Материалы и формы сечения

Несущие элементы могут быть из камня (как в Парфеноне и Колизее), дерева (в лесных каркасах), бетона (мосты и здания). Стальные колонны имеют разные формы: Н-образные, круглые и квадратные трубчатые сечения. Иногда полые колонны заливают бетоном для дополнительного армирования.

Проектирование и расчет

Расчет балок-колонн лучше доверить конструктору. Инженеры используют сложные формулы для определения расчетной нагрузки, чтобы обеспечить достаточное количество колонн для удержания здания и воздействий ветра и сейсмических движений.

Узлы соединения и риски

В стальных каркасах колонну часто сварют к стальной пластине, затем приболчивают или приклеивают к балке. Применяют разные формы пластин: «плавник» или «гибкий конец». Неисправность может привести к потере устойчивости колонны (изгибу). Причины: бракованные материалы, ошибки расчета несущей способности. Если нагрузка превышает предельную — конструкция рушит. Поэтому качественное проектирование критически важно.