Металлическая колонна квадратного сечения

Обновлено: 13.05.2024

Как правило определение параметров сечения стальных колонн при уже известной нагрузке производится согласно требований существующих нормативных документов, в частности согласно СНиП II-23-81 (1990) "Стальные конструкции" или СП 16.13330.2011, являющегося актиализированной редакцией вышеуказанного СНиПа. Но иногда перед проектировщиком стоит обратная задача, когда сечение и прочие параметры колонны уже известны и нужно узнать, какую максимальную нагрузку такая колонна выдержит.

Конечно же, решение этой обратной задачи большого труда не составляет. Для этого можно воспользоваться все теми же нормативными документами. Вот только знания площади сечения колонны и ее реальной длины будет не достаточно.

Важно знать не только реальную, но и расчетную длину колонны, а кроме того радиус инерции поперечного сечения. Да и вид вертикальной нагрузки (будет ли приложенная нагрузка создавать дополнительный момент из-за возникающего эксцентриситета или ее можно рассматривать, как приложенную по центру тяжести сечения) будет влиять на максимально допустимое значение нагрузки. Само собой наличие горизонтальных нагрузок также будет снижать максимально допустимое значение вертикальной нагрузки.

Конечно же колонны бывают разные: ступенчатые, сплошного и сквозного сечения, с геометрическими параметрами сечения постоянными по высоте и изменяющимися. Однако далее будет рассматриваться только один вид стальных колонн (стоек, любых других сжатых стержней), а именно колонны сплошного сечения с геометрическими параметрами, постоянными по высоте, так как именно такие колонны чаще всего и используются в малоэтажном частном строительстве, которому посвящен данный сайт.

А чтобы было еще более просто и наглядно, будем рассматривать во всех случаях колонну одной длины l = 3 м (300 см) из квадратной профильной трубы сечением 80х80х4 мм, с площадью сечения F = 11.75 см 2 и радиусом инерции i = 3.07 см. Расчетное сопротивление стального профиля примем равным R = 2450 кг/см 2 (но вообще значение расчетного сопротивления следует уточнять у производителя металлопроката).

Собственный вес профильной трубы в виду его относительно небольшого значения мы учитывать не будем, чтобы не усложнять расчеты дополнительным определением расчетной длины колонны при действии равномерно изменяющейся нагрузки, каковой является собственный вес трубы, а потом приведением этой нагрузки к эквивалентной для общей расчетной длины. К тому же собственный вес колонны - это центрально приложенная нагрузка, а значит полученное расчетами значение имеет очень небольшой, но запас. Квадратное сечение также позволяет сократить расчеты (во всяком случае для внецентренно нагруженных колонн), так как позволяет рассматривать сечение колонны только в одной плоскости.

Первое, и самое главное: несущая способность колонны напрямую будет зависеть от расчетной длины колонны. А расчетная длина колонны в свою очередь зависит от вида закрепления колонны на опорах. Более подробно вопрос определения коэффициента расчетной длины колонны в зависимости от различных факторов рассматривается в другой статье, ну а тема данной статьи, просто посмотреть, как меняется несущая способность колонны из одного и того же профиля, одной и той же длины, но при разных условиях закрепления на опорах. Итак.

Определение несущей способности стальной колонны, жестко защемленной на нижнем конце

Определить максимально допустимую нагрузку N на центрально сжатую колонну можно по следующей формуле:

N = RφF (456.1)

Как видим, формула не сложная. В этой формуле у нас только одно неизвестное - коэффициент продольного изгиба φ, его определением мы сейчас и займемся.

Если у колонны есть только одна опора - жесткое защемление на нижнем конце, то расчетная длина такой колонны будет составлять:

l_ef = μl = 2·300 = 600 см (456.2)

где μ = 2. Тогда при радиусе инерции i = 3.07 см гибкость колонны будет

λ = l_ef/i = 600/3.07 = 195.4 (456.3)

Тогда при расчетном сопротивлении стали колонны 2450 кг/см 2 коэффициент продольного изгиба φ согласно таблицы 214.2 будет составлять:

Таблица 214.2. Коэффициенты продольного изгиба φ центрально-сжатых элементов

Примечание: значения коэффициента в таблице увеличены в 1000 раз

φ = 0.169 (456.4)

Тогда максимальная нагрузка на стальную колонну составит:

N = 2450·0.169·11.75 = 4865 кг

Вроде бы несущая способность вполне приличная, почти 5 тонн, вот только одна беда, по ныне действующим нормативным документам недопустима гибкость более 150 для основных колонн и более 180 для второстепенных колонн. И это еще большое послабление для проектировщиков, в предыдущем СНиПе по металлоконструкциям для основных колонн максимально допустимая гибкость была вообще 120.

Возможно в следующей редакции СНиПа будет еще больше послаблений, ну а пока использовать рассматриваемую нами профильную трубу в качестве отдельно стоящей колонны с расчетной длиной 600 см нельзя. Даже если нагрузка на нее будет совсем небольшой. Во всяком случае этого требуют ныне действующие нормативные документы. Если вас это не пугает, то вы конечно же можете делать такую колонну, мы же рассмотрим ситуацию, когда такая колонна будет не отдельно стоящей и наличие соответствующих диафрагм жесткости позволяет рассматривать ее как колонну с жестким защемлением на нижнем конце и шарнирным опиранием на верхнем конце.

Определение несущей способности стальной колонны, с жестким защемлением на нижнем конце и шарнирной опорой на верхнем

Формула для определения максимально допустимой нагрузки N на центрально сжатую колонну при этом не изменится, изменится лишь один показатель -коэффициент продольного изгиба. В данном случае μ = 0.7.

При этом расчетная длина такой колонны будет составлять:

l_ef = μl = 0.7·300 = 210 см (456.5)

тогда при радиусе инерции i = 3.07 см гибкость колонны будет

λ = l_ef/i = 210/3.07 = 68.4 (456.6)

Соответственно при все том же расчетном сопротивлении стали колонны 2450 кг/см 2 коэффициент продольного изгиба φ согласно таблицы 214.2 будет составлять:

φ = 0.744 (456.7)

N = 2450·0.744·11.75 = 21417 кг

Как видим, та же самая колонна, но при других условиях закрепления может выдерживать нагрузку в 4 раза больше. Более того, сечение колонны можно даже уменьшить, значение гибкости это позволяет.

Определение несущей способности стальной колонны, с жестким защемлением на нижнем конце и верхнем концах

Если к рассматриваемой колонне будет крепиться нижний и верхний пояс фермы. Причем ферма при этом будет иметь жесткость значительно больше, чем колонна, кроме того диагональные связи, обеспечивающие жесткость, будут в плоскости и из плоскости фермы, то такую колонну можно рассматривать, как имеющую защемление на верхнем и нижнем концах. Для такой колонны μ = 0.5

Тогда расчетная длина такой колонны будет составлять:

l_ef = μl = 0.5·300 = 150 см (456.8)

соответственно гибкость колонны будет

λ = l_ef/i = 150/3.07 = 49 (456.9)

а коэффициент продольного изгиба φ согласно таблицы 214.2 будет:

φ = 0.856 (456.10)

N = 2450·0.856·11.75 = 24642 кг

Впрочем, такое значение максимальной нагрузки будет завышенным, так как при расчете рам необходимо учитывать моменты, возникающие в вертикальных элементах рам - колоннах, но об этом чуть ниже.

Если необходимых диафрагм жесткости не будет, то даже при креплении верхнего и нижнего пояса фермы большой жесткости к колонне в плоскости фермы значение коэффициента μ будет зависеть от соотношений длин и жесткостей колонн и фермы, а также количества колонн в ряду.

Так, если в ряду будет 2 колонны, момент инерции фермы будет в 10 раз больше момента инерции колонн, при этом длина ферм будет в 2 раза больше длины колонн, то μ = 1.04. А при балках, жестко связывающих колонны (или фермы) из плоскости фермы и имеющих такую же жесткость и длину как колонны μ = 1.11 (определение коэффициента μ для колонн - элементов рам - отдельная большая тема). Соответственно несущая способность колонны из рассматриваемого профиля будет в плоскости фермы даже меньше, чем при шарнирной опоре сверху.

Если к любой из выше рассмотренных колонн вертикальная нагрузка приложена не по центру тяжести сечения, а с эксцентриситетом, если колонна является частью рамы или кроме вертикальных нагрузок на колонну действуют горизонтальные, то конечно же значение максимально допустимой нагрузки еще уменьшится. В целом, с учетом того, что в одной из рассматриваемых плоскостей должно соблюдаться условие:

где М - значение изгибающего момента, возникающего в рассматриваемом поперечном сечении колонны, рассматриваемой, как часть рамы, или в результате действия эксцентриситета и(или) горизонтальных нагрузок в рассматриваемой плоскости, например относительно оси z, W - момент сопротивления поперечного сечения относительно той же оси. Если формулу (449.2) преобразовать, то мы получим:

Я это все к тому, что при расчете конструкций очень важно понимать, как именно данный элемент конструкции, в данном случае колонну, нужно рассматривать и какие в итоге нагрузки на него будут действовать.

На этом пока все.

Доступ к полной версии этой статьи и всех остальных статей на данном сайте стоит всего 30 рублей. После успешного завершения перевода откроется страница с благодарностью, адресом электронной почты и продолжением статьи. Если вы хотите задать вопрос по расчету конструкций, пожалуйста, воспользуйтесь этим адресом. Зараннее большое спасибо.)). Если страница не открылась, то скорее всего вы осуществили перевод с другого Яндекс-кошелька, но в любом случае волноваться не надо. Главное, при оформлении перевода точно указать свой e-mail и я обязательно с вами свяжусь. К тому же вы всегда можете добавить свой комментарий. Больше подробностей в статье "Записаться на прием к доктору"

Для терминалов номер Яндекс Кошелька 410012390761783

Номер карты Ymoney 4048 4150 0452 9638 SERGEI GUTOV

Для Украины - номер гривневой карты (Приватбанк) 5168 7422 4128 9630

Павес 14 на 12 стойки 12 штук с трубы 100?100 толщина нужна 3мм или 4мм ?

От расчета зависит.

Колонна всотой 5,5 м состоит из трех труб сваренных пирамидой с основанием граней 0,5 м. Допустимо ли складывать радиус инерции каждой трубы для определения гибкости колонны. Допустимо ли такую колонну считать центрально-сжатой.

Судя по вашему описанию, у вас колонна сквозного сечения с изменяющимся по высоте моментом инерции. Т.е. вам нужно сначала найти наиболее нагруженное сечение и для него определить момент инерции. Если вы просто сложите радиусы инерции труб, то получите заниженное значение радиуса. Более правильно определить момент инерции рассматриваемого сечения (как это можно сделать, рассматривается отдельно), разделить его на площадь сечения труб (это значение будет постоянным), а потом извлечь из результата квадратный корень - это и будет радиус инерции рассматриваемого сечения.
А если нагрузка к данной колонне приложена по центру тяжести сечения, то ее конечно же можно рассматривать как центрально нагруженную.
Кстати, Рустем, при том количестве вопросов, которые вы задаете, было бы неплохо помочь санитару Петровичу парой бутылок пива.

Примечание: Возможно ваш вопрос, особенно если он касается расчета конструкций, так и не появится в общем списке или останется без ответа, даже если вы задатите его 20 раз подряд. Почему, достаточно подробно объясняется в статье "Записаться на прием к доктору" (ссылка в шапке сайта).

Проектирование металлических колонн

Металлические колонны промышленных и гражданских зданий

Стальные колонны являются несущими элементами металлического каркаса здания, воспринимающие основные нагрузки на здание или сооружение. Стальная колонна состоит из базы, оголовка и стержня колонны.

2. Оголовок колонны;

3. Сечение колонны.

РАСЧЕТ КОЛОНН

Проектирование колонн начинают с расчетов. Могут работать как центрально-сжатые стержни, а могут как сжато-изгибаемые элементы. Смотрите соответствующие страницы сайта:

Далее разрабатывают схему расположения колонн. Это может быть схема раздела КМ или КМД. Если объект простой, то это может быть схема в разделе АС.

ЧЕРТЕЖИ

Образец оформления схемы расположения колонн смотрим на странице:

Если мы делаем раздел КМ (Конструкции металлические), то можно ограничиться схемой расположения колонн и узлами. Узлы для схемы КМ смотрите на страницах с колоннами (Список ниже). Но если мы делаем КМД (Конструкции металлические деталировочные), то придется еще и отправочный марки разрабатывать. Без чертежей колонн тут не обойдешься, а так как колонны бывают разные, разложим их по категориям:

2. ЧЕРТЕЖИ — Колонны — одноветвевые сквозного сечения.

3. ЧЕРТЕЖИ — Колонны — одноветвевые с консолью для мостовых кранов.

4. ЧЕРТЕЖИ — Колонны — двухветвевые.

Ниже представлена информация для общего развития.

Классификация колонн

Колонны постоянного сечения применяют при отсутствии мостовых кранов большой грузоподъемности и высотой до 9 метров.

Колонны переменного сечения более экономичны, чем колонны постоянного сечения. Используются при наличии мостовых кранов небольшой грузоподъемности (до 50 тн.)

Колонны с ветвями (двухветвевые, трехветвевые и т.д.) используются при наличии кранов большой грузоподъемности (Более 50 тн.)

Характер работы колонн

Центрально — сжатые колонны

Внецентренно — сжатые колонны

Конструкция стальных колонн

Основные конструктивные элементы:

— база (место крепления колонны к фундаменту);

— стержень (средняя часть колонны);

— консоль (участок крепления подкрановой балки);

— оголовок — верхняя часть колонны;

При проектировании колонн могут быть полезными следующие типовые серии:

№ п/п	Номер	Наименование	Примечания
1	Серия 1.423.3-8	Стальные колонны одноэтажных производственных зданий без мостовых опорных кранов.	Смотреть
2	Серия 1.424-2	Стальные колонны одноэтажных производственных зданий, оборудованных мостовыми кранами.	Смотреть
3	Серия 1.424-4	Стальные колонны одноэтажных производственных зданий.	Смотреть
4	Серия 1.424.3-7	Стальные колонны одноэтажных производственных зданий, оборудованных мостовыми опорными кранами.	Смотреть

Металлические колонны одноэтажных зданий проектируют с постоянным или переменным сечением. Колонны переменного сечения имеют сплошное постоянное сечение надкрановой части, а подкрановая часть может быть сплошного или сквозного сечения.

Колонны сквозного сечения проектируют с ветвями, которые соединяются решеткой. Раздельные колонны проектируют из независимо работающих шатровой и подкрановой ветвями. Если колонны работают на центральное сжатие, при этом изгибающие моменты незначительны, то применяют колонны сплошного сечения, которые выполняют из широкополочных прокатных или сварные двутавров. При изготовлении сквозных колонн используют двутавры, швеллеры и уголки.

Рис. 1. Типы стальных колонн: а, б — постоянного сечения; в – переменного сечения; г — раздельного типа; д — сечение сплошных колонн; е — то же сквозных

В зданиях без мостовых кранов, а также здания с мостовыми кранами грузоподъемностью до 20 тн. высотой до 8,4 м применяют стальные унифицированные колонны постоянного сечения из сварных двутавров с высотой стенки 400 и 630 мм (рис.1 а, б). В зданиях высотой 10,8 … 18,0 м, с кранами грузоподъемностью до 50 тн используют унифицированные колонны, которые проектируют из двух частей: подкрановой и надкрановой (рис.1 в). Для зданий, имеющих высоту более 18 м с мостовыми кранами грузоподъемностью 75 тн. и более, стальные колонны проектируют по индивидуальным проектам. Раздельные колонны применяют в зданиях с мостовыми кранами (125 тн. и более).

Колонны крепятся к фундаменту за счет нижней части в которой предусмотрена стальная база колонны (башмак). Базы колонн крепят к фундаментам анкерными болтами, которые предусматривают в фундаментах при их изготовлении.

Изготовление металлических колонн

Здания, возводимые на основе металлоконструкций, отличаются высокой надежностью каркаса. Подобные сооружения хорошо противостоят ветровой нагрузке и не боятся сложных погодных условий. Их основа – несущие опоры, которые и формируют прочный скелет здания. Сооружения, возведенные по данной технологии, получаются не только устойчивыми, но и функциональными. Изготовление металлических колонн – это востребованный технологический этап постройки таких зданий.

Металлические колонны как разновидность строительных опор

Металлические опоры – это базовые элементы каркаса здания. На подобные колонны устанавливаются остальные части конструкции: балки (как продольные, так и поперечные), стойки фахверка, перекрытия, а также стропильные фермы. Один из видов строительных опор – это несущие металлические колонны, с помощью которых как раз и обеспечивают целостность сооружения, а также зонируют внутреннее пространство. Их изготовление и установка – это ключевой этап строительства, а от качества изготовления элементов зависит срок службы всего здания.

Рассмотрим изготовление металлических опор, их составные элементы:

Это самая верхняя часть опоры. Именно оголовок принимает на себя внешнюю нагрузку и передает ее через стержень колонны на фундамент. В данной части колонны закрепляют и другие элементы конструкции: фермы, ригели, различные балки. В зданиях промышленного назначения на оголовок крепят также рельсы мостовых кранов. В зависимости от места крепления выделяют верхнее и боковое присоединение.

VT-metall предлагает услуги:

Лазерная резка металла Гибка металла Порошковая покраска металла Сварочные работы

Верхнее предполагает установку балки сверху на оголовок, который в этом случае выполнен в виде плиты с ребрами жесткости. Крепление выполняется свободным шарнирным способом. Для придания всей конструкции жесткости и устойчивости применяют сварку и устанавливают дополнительные поперечные элементы. Если же балку стыкуют с опорой боковым методом, то крепление делают шарнирным или жестким. В этом случае ригель или ферма укладываются на приваренный к боку колонны столик.

Это средняя часть опоры. Стержень называют рабочей зоной колонны, потому что именно эта часть испытывает постоянную нагрузку – сжатие. Толщина стенок и высота стержня рассчитываются еще на этапе проекта всего здания. Для усиления опоры на стержне предусматривают косынки и ребра жесткости. Для изготовления таких конструкций используют одиночные широкополочные двутавры или прокатные профили.

Стержни бывают двух типов: сплошные и сквозные. Вторые могут являться безраскосными, перфорированными или решетчатыми.

Это часть, через которую нагрузка передается на фундамент. База является основанием опоры, ее конструктивные особенности зависят от типа и высоты сечения стержня, метода монтажа металлической колонны и способа крепления основания к фундаменту. Она может быть как сплошная, так и раздельная, с траверсами или без них. Крепят колонну к плите обычно с использованием анкерных болтов.

Данные элементы присутствуют на колоннах, предназначенных для промышленных сооружений. Там, где необходима установка мостового крана (цех или склад), важно предусмотреть укладку рельсов под него именно на несущие колонны. Консоли на опоре служат для закрепления подкрановых балок.

Виды металлических колонн

Колонны разделяют по видам на обычные и вспомогательные. Эти две категории имеют разные размеры и конфигурацию. Вспомогательные или фахверковые используют для сбора лестниц или соединения сэндвич-панелей (так как их легко можно просверлить саморезом). Эти опоры значительно тоньше обычных.

Также выделяют три вида колон по видам поперечного сечения:

прямоугольные;
круглые;
двутавровые (имеют поперечный разрез в виде буквы Н).

Под каждый проект подбирается свой вид колонн, параметры их срезов, симметричность конструкции опоры. Изготовление тех или иных изделий определяется тем, насколько удобно будет проводить сварку элементов при соблюдении всех требований к надежности каркаса.

По типам конструкции колонны подразделяют на имеющие постоянное, ступенчатое или составное сечение. Первый тип опор применяют для постройки бескаркасных зданий (складов, ангаров). Такая колонна представляет собой единый стержень. Выдержать эта конструкция может оборудование, предназначенное для грузов весом до 20 тонн.

На колонны со ступенчатым сечением можно устанавливать оборудование, выдерживающее грузы более 20 тонн. Такие опоры обладают лучшей устойчивостью и имеют более высокий показатель жесткости на изгиб. Их конструкция предполагает две несущие ветви: основную и подкрановую.

Колонны с составным сечением используются не так часто. Нагрузка относительно оси у них может быть самая разная. Их обычно применяют для монтажа в несколько ярусов и установки кранов на небольших высотах. Эти колонны также подходят для работ по реконструкции.

Рекомендуем статьи по металлообработке

Говоря об изготовлении металлических колонн, можно выделить два типа: сварные и прокатные. Процесс производства первого типа конструкций предполагает автоматическую, а не ручную сварку. Второй вид опор изготавливают из листов металла, которые сначала сворачивают нужным образом, а потом протягивают через специальный станок.

Прокатные колонны имеют круглое сечение, их изготовление методом горячей обкатки происходит по следующей схеме: заготовки из металла сначала нагревают, затем прошивают и на заключительном этапе прокатывают через станок.

Во время проектирования, если применяется каркасная конструкция из металлических колонн, ее размеры и параметры определяются вместе с расчетом фундамента. Эта стадия критически важна для долговечности всего сооружения.

Процесс изготовления металлических колонн

Выпуском данных изделий занимаются машиностроительные заводы, а также компании по выпуску металлоконструкций. Изготовление металлических колонн по ГОСТу проводится из металлопроката:

уголков;
швеллеров;
двутавров;
труб;
листового металла.

Составные части колонны сваривают между собой. Среди других подобных металлоконструкций колонны являются ответственными сварными элементами.

При изготовлении колонн в зависимости от размеров конструкции применяют различные виды сварки:

ручную;
дуговую;
полуавтоматическую;
автоматическую.

Изготовление металлических колонн происходит по заданным параметрам в соответствии с проектной документацией. В цехах производят нужное количество изделий, следуя указанным требованиям.

Металлические колонны с квадратным либо прямоугольным сечением называют коробчатыми. Этот вид металлоконструкций состоит из сваренных между собой швеллеров. Сварочный шов может быть как сплошным, так и промежуточным. При изготовлении этого типа колонн также используют накладные пластины.

Процесс изготовления трубчатых колонн подразумевает сварку оголовка и базы с отрезком металлической трубы.

Поперечное сечение пространственных колонн не сплошное, поэтому они и получили такое название. Для их изготовления используется металлопрокат (швеллер и двутавр). Элементы закрепляют с помощью металлических уголков.

После сварки всех компонентов колонны проводят финишную очистку изделия. В готовой опоре проделывают отверстия и при необходимости осуществляют резку. Колонны могут быть оцинкованы, если это надо заказчику. После изготовления опоры доставляют на объект.

Расчет металлоконструкций

Монтаж металлических конструкций невозможен без полного предварительного расчета. Необходимо учесть все нагрузки, которые колонны должны будут выдержать, определиться с их размером, количеством, армированием и тем, насколько глубоко станет производиться заложение. При расчете учитывается вес здания и плотность грунта (чем он мягче, тем больше опор необходимо). Фундамент для монтажа металлического каркаса обычно бывает монолитным и ступенчатым, без стаканов.

Основная задача расчета – равномерно распределить вес здания по грунту. Если это невозможно, то необходимо сделать под фундаментом подушку из песка или гравия, которая решит задачу распределения нагрузки. Таким образом, несущая способность основания становится известна. Зная также вес будущего здания, можно вычислить площадь подошвы основания. После этого рассчитывается нагрузка на отдельные колонны.

Ошибка на этапе проектирования может явиться причиной перекоса готового здания. Происходит это потому, что части фундамента под металлические колонны не связаны друг с другом. Каждый элемент в таком основании работает отдельно.

Монтаж металлических колонн

Монтаж металлических колонн осуществляется в соответствии с требованиями СНиП. Отклонения по осям не должны превышать разрешенные пределы, особенно для фрезерованных поверхностей. Технологически монтаж колонн напоминает сборку железобетонных конструкций – простые сразу закрепляются на основание. Тяжелые опоры больших размеров крепят частями, то есть сразу и собирают.

Технология монтажа включает несколько этапов:

после изготовления колонны доставляют и укладывают рядом с местом установки;
подготовительный этап, включающий проверку соответствия изделий техническому заданию;
сооружение необходимых при монтаже подмостков и других конструкций;
потом производят захват первой колонны;
опору поднимают на нужную высоту;
далее колонну наводят на основание или же встык, если это не отдельная опора, а составной элемент;
производят выверку положения колонны;
временно фиксируют;
закрепляют окончательно.

Подъем колонн производят с помощью строповки или же используют полуавтоматические приспособления для захвата опор. Чтобы стропы не соскальзывали с колонн, под них подкладывают деревянные или стальные отрезки.

Особое внимание при монтаже уделяют выверке и временному закреплению колонны.

Есть три базовых метода монтажа:

На стальные подкладки. Это элементы толщиной 40–50 мм, которые располагаются между фундаментом и базой колонны. После того как опора будет зафиксирована анкерными болтами, в образовавшееся пространство заливают цемент. При таком способе фундамент заканчивают ниже проектной отметки, учитывая возникающую при монтаже величину зазора. Этот метод трудоемок и неточен. А поскольку при выверке используются подкладки, то и расход материалов возрастает.
Сразу на фундамент. При использовании этого способа базу колонны не заливают цементным раствором. Высота основания сразу доводится до проектной отметки. Площадка, на которую устанавливается металлическая колонна, должна иметь минимальные отклонения: не более 5 мм по высоте и 1/1000 по уклону. При изготовлении металлических колонн под такой метод монтажа их опорную плиту фрезеруют перед доставкой на объект.
На дополнительные плиты. Их монтируют заранее, укрепляют цементным раствором. Опорная часть колонны при этом способе должна иметь строганую поверхность. Данный метод также называют безвыверочным монтажом.

При любом способе монтажа крайне важно обеспечить точность расчетов. Кроме этого необходимо, чтобы качество изготовления самих металлических колонн было на высоте, впрочем, как и работа специалистов по установке.

От чего зависит цена на изготовление металлических колонн

При составлении сметы на изготовление металлических колонн опираются на проектную документацию с описанием конструкции будущего здания. Конкретные цифры зависят от многих факторов:

типа и размеров опор;
методов изготовления;
материала (марки стали);
совокупного объема заказываемых колонн;
скорости и типа доставки.

Ситуация, когда стоимость изготовления одной тонны металлических колонн находится в обратной зависимости от объема заказа, является стандартной. Цена за каждую опору тем меньше, чем больше суммарный вес металлоконструкций. Но есть и исключения.

Чем более сжатые сроки предполагаются для изготовления партии металлических колонн, тем выше окажется стоимость этих работ. Бывает, что для выполнения заказа необходима круглосуточная работа сотрудников. Но даже в этом случае скидка за объем может превысить затраты на срочность.

Почему следует обращаться именно к нам

Мы с уважением относимся ко всем клиентам и одинаково скрупулезно выполняем задания любого объема.

Наши производственные мощности позволяют обрабатывать различные материалы:

цветные металлы;
чугун;
нержавеющую сталь.

При выполнении заказа наши специалисты применяют все известные способы механической обработки металла. Современное оборудование последнего поколения дает возможность добиваться максимального соответствия изначальным чертежам.

Для того чтобы приблизить заготовку к предъявленному заказчиком эскизу, наши специалисты используют универсальное оборудование, предназначенное для ювелирной заточки инструмента для особо сложных операций. В наших производственных цехах металл становится пластичным материалом, из которого можно выполнить любую заготовку.

Преимуществом обращения к нашим специалистам является соблюдение ими ГОСТа и всех технологических нормативов. На каждом этапе работы ведется жесткий контроль качества, поэтому мы гарантируем клиентам добросовестно выполненный продукт.

Благодаря опыту наших мастеров на выходе получается образцовое изделие, отвечающее самым взыскательным требованиям. При этом мы отталкиваемся от мощной материальной базы и ориентируемся на инновационные технологические наработки.

Мы работаем с заказчиками со всех регионов России. Если вы хотите сделать заказ на металлообработку, наши менеджеры готовы выслушать все условия. В случае необходимости клиенту предоставляется бесплатная профильная консультация.

Металлические колонны – типы, особенности, цены

Колонны – металлические конструкции, которые служат опорным элементом каркаса здания или сооружения на основе металлоконструкций. Использование таких металлоконструкций в сравнении с бетонными опорами даёт сокращение сроков монтажных работ. Металлоколонны слабо чувствительны к вибрациям и прочим внешним воздействиям, имеют высокую несущую способность. К ним крепятся прочие элементы конструкции – балки, стойки фахферка, фермы, перекрытия.

Металлические колонны применяются при строительстве гражданских и промышленных зданий, сооружений, в том числе:

многоэтажных жилых домов;
складов;
ангаров;
заводских комплексов;
торгово-развлекательных комплексов;
эстакад и мостов.

Типы металлических колонн

Металлические колонны здания или сооружения могут иметь различное сечение, однако наиболее применимы на практике круглые, квадратные и двутавровые формы. Выбор того или иного типа опор производится исходя из особенностей проекта, на основе расчета нагрузок и устойчивости металлоконструкции, а также прочности на сжатие.

Квадратные колонны

Стальные опоры квадратного или прямоугольного сечения изготавливают из профиля или швеллера методом сварки. Такие металлоизделия жёстче круглых аналогов, удобнее при хранении и монтаже. Их характеризуют высокие показатели радиусов инерции по отношению к площади поперечного сечения. Они рекомендованы там, где предполагаются значительные продольные усилия на каркас, возможен изгиб в обоих направлениях, при большой свободной длине стержня.

Круглые колонны

Круглые опоры изготавливаются из горячекатаных труб соответствующей формы, диаметр и толщина стенки могут быть разными. Выдерживают средний уровень нагрузок. Моменты инерции здесь одинаковы по всем направлениям. Применяются там, где на конструкцию металлической колонны идёт только вертикальная нагрузка, а также в декоративных целях.

Двутавровые колонны

Двутавровая стальная колонна с Н-образной формой сечения жёстче квадратной, круглой или прямоугольной при одинаковой массе металлоизделий. Она в равной мере устойчива к статическим и динамическим усилиям, при этом располагается на минимальной площади. Сфера применения – строительство зданий и сооружений с большими пролётами, тоннелей, мостов, многоквартирных домов.

Конструктивные особенности стальных колонн

Устройство металлических колонн следующее: оголовок (верхняя часть), стержень (средняя часть) из двутавра, швеллера или прокатного профиля, башмак или база (нижняя часть) с отверстиями для крепежа. Стержень имеет разную конструкцию, в зависимости от неё выделяют колонны:

постоянного сечения – с одинаковым сечением по всей высоте;
переменного сечения или ступенчатые – двусоставные, с шатровой или подкрановой ветвью внизу, сварным или горячекатаным двутавром вверху;
раздельного типа – состоящие из двух обособленных стоек с гибкими горизонтальными соединениями.

Производство металлических колонн

Стоимость металлических колонн

Завод «МЕТМАШ» выполняет полный цикл производства металлоконструкций – от проектирования до монтажа – с точным соблюдением сроков поставки. Оптимизация работы с поставщиками, современные технологии металлообработки, собственный штат специалистов позволяет нам предлагать адекватные расценки на металлоконструкции любой сложности. Логистика налажена в более чем в 100 городов России и СНГ.

Цена металлической колонны зависит от следующих параметров заказа:

типа и вида сечения (сквозные, сплошные, круглые, квадратные, двутавр);
особенностей конструкционной формы металлоизделия;
конструкции металлоизделия;
материала изготовления;
вида обработки поверхности (грунтование, нанесение огнезащиты, эмали);
общей суммы заказа.

Свяжитесь с нами онлайн или по телефону, чтобы получить быстрый расчёт стоимости заказа и персональные условия сотрудничества.

Заполните форму обратной связи. В течение 10 минут с вами свяжется специалист и ответит на вопросы

Расчетная длина колонны (стены)

При расчете колонн или стоек ферм постоянного по длине сечения требуется помимо всего прочего знать расчетную длину колонны или стойки. Знание расчетной длины также необходимо при расчете участка стены на прочность. При этом не имеет решающего значения, из какого материала изготовлена или проектируется колонна, стойка или стена. Ни дерево ни металл ни бетон ни пластик на значение расчетной длины почти не влияют. А вот способ закрепления рассчитываемой конструкции на опорах или на опоре влияет на значение расчетной длины весьма значительно.

Так, например, для колонны с высотой Н с жестким защемлением только на нижней опоре, другими словами, глубоко заделанной в фундамент или крепящейся к фундаменту анкерными болтами, расчетная длина будет в 4 раза больше, чем колонны с такой же высотой Н и жестким защемлением на нижней опоре, но дополнительно имеющей жесткое защемление сверху. Почему? Сейчас попробуем разобраться.

Теоретически все выглядит до смешного просто: чтобы определить расчетную длину, нужно умножить высоту (реальную длину) колонны, стойки или рассчитываемого участка стены на коэффициент μ, учитывающий способ закрепления на опорах:

l_ef = μl (233.1.1)

l_o = μH (233.1.2)

При расчете металлических конструкций принято обозначение расчетной длины l_ef, при расчете каменных и армокаменных конструкций расчетная длина обозначается как l_o, да и высота колонны может обозначаться как угодно, сути дела это не меняет. В любом случае для дальнейших расчетов нужно определить значение коэффициента μ. Если ситуация с закреплением на опорах пока не известна или нет большого желания разбираться в тонкостях различий, то лучше принять значение μ = 2 и смело считать дальше. Это практически максимальное возможное значение коэффициента и самое страшное, что может случиться с Вашей конструкцией в этом случае - это относительно небольшой запас по прочности.

Если же Вы чувствуете в себе силы разобраться в нюансах закрепления, то милости просим. Проще всего это сделать по следующей таблице:

Таблица 233.1. Значение коэффициента μ при нагрузке, приложенной к верху (оголовку) колонны, стойки, стены.

1* - Рекомендованные значения для расчетов деревянных конструкций

2** - Если защемление на опоре недостаточно жесткое или опоры не являются чисто шарнирными.

3. При действии только равномерно распределенной нагрузки по всей длине колонны - от собственного веса колонны или от листов зашивки каркаса стены - значение коэффициента μ уменьшается в связи со смещением точки приложения сосредоточенной нагрузки.

При шарнирных опорах:

Для деревянных конструкций рекомендуется использовать понижающий коэффициент 0.73
для каменных и армокаменных конструкций - 0.75
для стальных и железобетонных конструкций - 0.725.

При жестком защемлении только на верхней опоре:

для деревянных и железобетонных конструкций используется коэффициент μ = 1.2,
для каменных и армокаменных конструкций - μ = 1.5
для стальных конструкций - μ = 1.12.

Как видим, теоретическая простота на деле распыляется на несколько вариантов. Даже при наличии всего двух вариантов вероятность выбора наугад правильного варианта составляет около 50%. При 7 представленных вариантах вероятность отгадывания правильного варианта падает значительно, поэтому мы не будем полагаться на волю случая, а более подробно рассмотрим указанные варианты.

Любая сжимаемая колонна или стойка или стена будет деформироваться, причем чем более неоднородным будет материал конструкции, чем сильнее его центральная ось будет отклонена от прямой линии и чем больше при этом соотношение длины конструкции к ширине или высоте поперечного сечения, тем больше вероятность того, что конструкция не сожмется как пружина, а выгнется как палка, на которую давишь, впрочем и очень длинную пружину тоже равномерно сжать не удастся и она тоже выгнется.

В таблице изменение положения центральной оси стержня показано пунктиром. Это изменение, описываемое прогибом f, приведет к появлению эксцентриситета приложения нагрузки, а значит и внутренние напряжения в рассматриваемом сечении изогнутой конструкции будут больше, чем в прямолинейной, так как появится момент от эксцентриситета приложения нагрузки. В свою очередь этот момент будет вызывать дополнительный прогиб и увеличение нормальных напряжений, дополнительный прогиб - еще дополнительный момент и так до бесконечности или до тех пор, пока колонна не разрушится или не потеряет устойчивость (более подробно и наглядно данный процесс рассматривается отдельно). Причем потеря устойчивости скорее всего произойдет относительно той оси, относительно которой соотношение длины к конструкции к одному из размеров поперечного сечения наибольшее. И хотя в данной статье рассматриваются некие стержни без привязки к каким-либо осям, но помнить об этом все-таки нужно.

Наиболее опасным с точки зрения потери устойчивости для стержней на двух шарнирных опорах постоянного по всей длине сечения является поперечное сечение посредине длины стержня. В этом рассчитываемые на сжатие стержни похожи на симметрично или равномерно загруженные балки. В принципе если исхитриться и наклонить голову на 90 градусов и посмотреть на таблицу, то колонну от балки не отличишь. Как и для балки, для сжатой стойки или колонны очень важной характеристикой является величина прогиба, ведь чем больше прогиб, тем меньше несущая способность конструкции. Вот только как быстро определить этот прогиб? Ведь эпюры прогиба, характеризующие изменение положения центров тяжести поперечных сечений относительно центральной оси, при различных способах закрепления на опорах разные. И тогда какой-то умный человек, фамилии которого я не знаю (возможно это был математик Эйлер, впервые рассчитавший значение критической сжимающей силы, но утверждать не буду), придумал способ приведения различных расчетных схем к единому знаменателю, реализованный в таблице 233.1. Суть этого способа сводится к тому, чтобы одно из возможных закреплений балки взять за основу, а все остальные варианты закрепления стержней на опорах привести к основному использованием соответствующего коэффициента.

В таблице 233.1 такой основой является колонна с шарнирными опорами (№1.1) , однако использовать такую расчетную длину можно только для стоек ферм или для колонн имеющих диагональные связи в плоскости расчета или для колонн каркаса имеющего соответствующую диафрагму жесткости. Во всех остальных случаях значение расчетной длины будет больше и виной тому странное желание человека строить здания прямоугольной формы. Как известно, каркас, представляющий собой прямоугольник - штука очень ненадежная - геометрической неизменяемостью не обладает, а потому может запросто сложиться, как детская игрушка и потому в каркасных зданиях диагональные связи между колоннами или диафрагмы жесткости обязательны. В домах с несущими стенами эти самые несущие стены и выполняют дополнительно функцию диафрагм жесткости, поэтому любой дом, имеющий 4 стены некоторой определенной толщины намного прочнее, чем отдельно стоящая стена такой же толщины. Поэтому при определении коэффициента μ (или расчетной длины) эту особенность нужно учитывать. В связи с этим

Наиболее заслуживающей доверия расчетной схемой является расчетная схема для колонны с жестким защемлением на нижней опоре (№1.2) . Такая расчетная схема подходит для всех отдельно стоящих колонн, а также может применяться при колонн однопролетного и даже двухпролетного каркаса при соблюдении условий указанных для схемы №1.6.

Расчетная схема №1.3 - самый лакомый кусок для начинающего проектировщика, так как позволяет уменьшить расчетную длину в четыре раза по сравнению с расчетной схемой №1.2. Однако применять эту схему можно лишь для сварных металлоконструкций и железобетонных конструкций, в которых опорные узлы отдельно просчитываются на нагрузки, или для отдельных участков колонн или стен, изготовленных из других материалов, поэтому на эту расчетную схему лучше вообще не смотреть. К тому же даже незначительная подвижность жесткой опоры В (расчетная схема 1.5) в плоскости, перпендикулярной оси стержня сразу вдвое увеличивает расчетную длину.

Расчетная схема №1.4 - это более реальный вариант. Такая схема применима для кирпичных и каменных стен, а также для колонн, имеющих диафрагмы жесткости в двух плоскостях. Если Вы на 100% не уверены в том, что верхняя опора будет абсолютно неподвижной, то можно принимать расчетную длину по расчетной схеме №1.5 . Впрочем при расчете каменных стен следует среди прочего учитывать этажность и вид перекрытий.

Для колонн из древесины, металла и других материалов, на которые будут опираться балки перекрытия, на которые в свою очередь будет монтироваться перекрытие лучше использовать расчетные схемы №1.6 и №1.7 .

Для стальных колонн - вертикальных элементов рам, при отсутствии диафрагм жесткости значение коэффициента μ следует определять согласно таблицы 17.а СНиП II-23-81*(1990) "Стальные конструкции".

Вот в принципе и все.

Доброго дня, Доктор!
Помогите решить вопросик. Имеется деревянный двухэтажный дом,брус 15х15, размер дома 8х9м внутри несущие стены делят его практически на четыре равные части.Есть идея выпилить одну стену на первом этаже и одну на втором. Как рассчитать максимально возможную величину проема, для того что бы эта великолепная конструкция не рухнула, крышу не повело и вообще не навредить строению. Есть какие либо формулы для расчета "от обратного".
Буду весьма признательна за пояснения

Формул всяких много есть. Вот только в вашем случае лучше пригласить инженера, чтобы он по месту определил конструктивную схему вашего здания и предложил оптимальный вариант.

Добрый день, док!
Почему у Вас в расчетах для деревянных конструкций часто расчетная длина равна фактической, т.е. коэффициент равен 1? Ведь там больше подойдет схема 1.6/1.7? Или это поправка на диафрагму жесткости такая? Какую схему целесообразно применить для расчёта стойки в каркасной стене прямоугольного/квадратного дома?

Насколько я помню, у меня только один пример расчета деревянной стойки - части стропильной системы. И для этой стойки в плоскости стропильных ног неподвижность верхней и нижней опоры достигается геометрией (так как треугольник - геометрически неизменяемая система), а из плоскости стропильных ног - обрешеткой и настилом по обрешетке, а также парой подкосов.
Для стойки - части каркасной стены выбор коэффициента будет зависеть от множества факторов, в частности от устройства перекрытия и узлов сопряжения перекрытия со стенами, а также от методов закрепления обшивки стен. При наиболее неблагоприятных вариантах коэффициент действительно можно принимать по схеме 1.7, но для этого стойки на нижней опоре должны быть соответствующим образом защемлены. Расчетная схема 1.6 для стоек каркасного дома маловероятна, но возможна. В принципе, как я уже неоднократно говорил, если не знаете как правильно считать, считайте по максимуму, в данном случае принимайте максимально возможное значение коэффициента ?.

Как определить расчетную длину торцевой самонесущей стены 4-х этажного дома, если плиты перекрытий на нее совсем не заходят. Расчетная схема 1.1 или 1.2?

Такая стена будет иметь перевязку с наружными, возможно и с внутренними стенами, поэтому рассматривать ее по всей высоте, как отдельно стоящую колонну будет не совсем корректно. Тем не менее для упрощенных расчетов можете воспользоваться расчетной схемой 1.1.

А для расчета опор(ног) козлового крана какая схема ближе? Опоры при виде сбоку имеют угол Крепление опор вверху и внизу стяжками на болтах.

Если крепления опор (болты) рассчитаны на возникающие усилия и обеспечивают неподвижность, то можно воспользоваться схемой 1.3. Но для надежности лучше воспользоваться схемой 1.1. А угол наклона опор козлового крана влияет только на определение вертикальной составляющей нагрузки. Примерно так.

Добрый день! Подскажите, может ли расчетная длина среднего участка двухступенчатой колонны быть в три раза больше чем общая геометрическая высота колонны? (считаю по СП "Стальные конструкции", приложение И)

Вы представили слишком мало данных. Но теоретически, при жестком защемлении внизу и свободном верхнем конце это возможно. Тут главное не забывать, что любой рассматриваемый участок колонны по-прежнему остается частью общей колонны, просто рассматривается отдельно, в зависимости от имеющихся геометрических характеристик.
В то же время, если в районе ступеней имеются дополнительные горизонтальные связи, то это позволяет рассматривать каждый участок колонны отдельно и тогда расчетная длина каждого участка будет меньше или равна реальной высоте участка. Впрочем тут нужно смотреть на ситуацию в целом. Как я уже говорил данных для анализа вы представили не достаточно.

Подскажите расчетную длину колонны.Заранее спасибо, Dr.LOM.

Какой именно колонны?

Читайте также: