После выполнения всех необходимых расчетов стальной колонны, начинают ее конструирование. Суть конструирования заключается в уточнении некоторых размеров, которые были получены расчетом, проектировании отдельных элементов стальной колонны и их соединений. На основании этого конструирования выполняются рабочие чертежи стальной колонны.

Стальные колонны состоят из трех основных элементов:

- оголовок;

- стержень;

- база.

Стержень стальной колонны

Стержень стальной колонны передает нагрузку от оголовка на базу. Для стержня стальной колонны простого сечения никаких особых ограничений в конструировании нет, кроме тех, которые требуются расчетом. При конструировании стальных колонн мощного сечения необходимо устанавливать поперечные ребра жесткости.

Стержни центрально-сжатых стальных колонн должны конструироваться с учетом равноустойчивости – гибкости относительно главных осей сечения должны быть равными между собой. При соблюдении этого требования мы получим экономичное по расходу материала сечение стальной колонны. Наилучшим образом этому требованию отвечают стальные колонны из труб. Недостатком такого вида стержня стальной колонны является трудность в защите внутренней поверхности от коррозии. При выполнении стержня стальной колонны из трубы, необходимы защитные мероприятия по обеспечению защиты от попадания влаги внутрь трубы.

Часто сечение стальной колонны конструируется в виде двутавра – прокатного или сварного. Применять обычные прокатные двутавры нецелесообразно, так как у них радиусы инерции относительно главных осей сильно отличаются друг от друга. Более рациональным считается вариант применения широкополочного двутавра или сварного сечения из двух прокатных двутавров.

При изготовлении сварных двутавров для стержней стальных колонн используют автоматическую сварку. Она дает дешевый и индустриальный способ изготовления стальных колонн. Основным типом сварного двутавра для стальных колонн является тот, у которого ширина полки равна его высоте. 

При выполнении стержня сплошной стальной колонны из прокатных широкополочных двутавров или из сварных двутавров в полной мере не обеспечивается требование равноустойчивости. Но такие типы сечений дают вполне приемлемый вариант для стальных колонн. В случае со сварными двутаврами одинаковых гибкостей добиться можно. Но процесс приварки полок к стенкам двутавра сложный.

Оголовки стальных колонн

Верхняя часть стальной колонны называется оголовком. Основное назначение оголовка – это восприятие внешних нагрузок и передача их на стержень стальной колонны. По этой причине оголовки стальных колонн должны конструироваться с учетом опирающихся на них балок покрытия и ферм. Не следует также забывать и об особенностях крепления этих элементов на оголовок стальной колонны и сечение ее стержня.

Оголовки стальных колонн, на которые действуют значительные нагрузки, следует рассчитывать. Конструирование выполняют с учетом расчета толщины опорного листа, длины ребер жесткости и сварных швов, с помощью которых они привариваются к стержню стальной колонны. В простых стальных колоннах, на которые действуют небольшие нагрузки, толщину опорной платины принимают конструктивно от 16 до 25мм.

При этом опорный лист стальной колонны должен быть усилен ребрами жесткости – они препятствуют его изгибу и распределяют действующую нагрузку равномерно по всему сечению стальной колонны. Длина ребер жесткости принимается с учетом восприятия прикрепляющими их угловыми сварными швами действующих на стальную колонну нагрузок. Для дополнительного центрирования нагрузки на опорный лист стальной колонны могут привариваться полосы из стали шириной до 100мм.

Базы стальных колонн

Основное назначение базы стальной колонны – передача и распределение нагрузки на фундамент. Если нагрузка не будет равномерно распределена по площади фундамента, то стальная колонна продавит бетон фундамента. Это может произойти по причине того, что прочности стали и бетона сильно отличаются друг от друга. Небольшая площадь сечения стальной колонны будет передавать на бетон фундамента большую нагрузку. От этого в бетоне возникают значительные напряжения. База стальной колонны также необходима для крепления стальной колонны к фундаменту.

В центрально-сжатых стальных колоннах применяют два типа баз:

- с фрезерованным торцом;

- с распределительной конструкцией – траверсой.

При незначительных нагрузках база стальной колонны представляет собой стальной лист, к которому приваривается стержень стальной колонны. Конструирование такого типа базы сводится к расчету площади опорного листа и его толщины, а также высоты и толщины траверсы. Давление на фундамент передается от стальной колонны через опорный лист.

При конструировании базы стальных колонн с большой нагрузкой, расчет усложняется. При принятии размеров опорного листа конструктивно, принимают его толщину в пределах 20-60мм. Размеры опорной плиты определяются из условия прочности материала фундамента – бетона, так как он под опорной пластиной испытывает местное сжатие.

База с распределительной конструкцией – траверсой, позволяет уменьшить толщину опорной пластины – конструкция траверсы способствует распределению усилия от стержня стальной колонны по опорной плите. Стальные колонны с такими базами устанавливаются в проектное положение при помощи установочных болтов. Фундамент бетонируется до верха обреза плиты, которая закрепляется анкерными болтами. Диаметр анкерных болтов принимают конструктивно 20-30мм. Толщина траверсы – 10-20мм.