Металлические колонны двутаврового сечения

Обновлено: 02.07.2024

Двутавр – основной балочный профиль – имеют наибольшее разнообразие по типам, которые соответствуют определенным областям применения. Двутавровые профили могут быть использованы для любых видов строительных конструкций таких, как

Балок
Колонн
Рам
Ограждения котлованов при сооружении фундаментов
Сварные ростверки под металлические башни (временные опоры)
Элементов ферм
Элементов вертикальных и горизонтальных связей), а также для зданий и сооружений любого уровня ответственности.

Чем тоньше стенка, тем выгоднее сечение балки при работе ее на изгиб. Однако по условиям технологии прокатки у большинства двутавров стенки получаются значительно толще, чем это требуется по условию их устойчивости.

Благодаря сосредоточению материала в полках двутавры имеют большую жесткость относительно оси x, но небольшая ширина полок делает их малоустойчивыми относительно оси y. Двутавры применяются в изгибаемых элементах (балках), а также в ветвях решетчатых колонн и различных опор, где для их устойчивости применяются составные сечения.

При невозможности применения двутавра в строительных конструкциях можно прибегнуть к замене двутавра на швеллер, иди на другой аналог профиля.

Балка двутавровая

Технические условия» (отменен с 01.05.2018г.). Сортамент нового национального стандарта ГОСТ Р 57837-2017 включает в себя все профилеразмеры, которые ранее производились по СТО АСЧМ 20-93.

При этом номинальные размеры профилей и требования по их предельным отклонениям, номинальные площадь поперечного сечения и масса, а также справочные величины и условные обозначения профилей (номер профиля) в сортаменте ГОСТ Р 57837-2017 абсолютно идентичны тем, что приняты в сортаменте СТО АСЧМ 20-93.

Балки двутавровые обыкновенные имеют уклон внутренних граней полок и обозначаются номером, соответствующим их высоте в сантиметрах.

В сортамент входят профили от № 10 до № 60. Стенки у крупных двутавров имеют минимальную толщину по условиям устойчивости. Соотношение толщины стенки и высоты двутавра достигает 1/55.

Благодаря сосредоточению материала в полках двутавры имеют большую жесткость относительно горизонтальной оси, но небольшая ширина полок делает их малоустойчивыми относительно вертикальной оси. Двутавры применяются в изгибаемых элементах (балках), а также в ветвях решетчатых колонн и различных опор, где для их устойчивости при меняются составные сечения.

Балки двутавровые с параллельными гранями полок прокатывают трех основных типов: нормальные двутавры (Б), широкополочные двутавры [Ш], колонные двутавры (К). Отношение ширины полок к высоте балочных профилей (Б) и (Ш) лежит в пределах от 1:1,65 (при малых высотах) до 1:1,25 (при больших высотах).

Колонные профили (К) имеют отношение ширины полок к высоте, близкое 1:1, что придает им устойчивость относительно вертикальной оси. Конструктивные преимущества (параллельность граней полок и мощность сечений) позволяют применять двутавры с параллельными гранями в виде самостоятельных элементов (балки, колонны, стержни тяжелых ферм), не требующие почти никакой обработки, что снижает трудоемкость изготовления конструкций в 2-3 раза.

Из двутавров путем разрезки полки в продольном направлении получают тавровые профили, удобные для применения в решетчатых конструкциях. При отсутствии необходимого сортамента прокатных двутавров, они могут заменяться соответствующим сортаментом сварных двутавров.

Классификация двутавров

Примеры применения двутавров в строительстве

Реконструкция зданий

Кружала с двутавра

Колонна с двутавра

Двутавр в строительстве

Применение двутавра в строительстве мостов

Двутавр для для надвижки пролетного строения

Двутавр для опирания временных опор

Сортамент двутавров

Двутавры по ГОСТ Р 57837-2017

Двутавры по ГОСТ Р 57837 — 2017 — stroyone

Двутавры балочные по ГОСТ Р57837-2017

Двутавры балочные по ГОСТ Р 57837-2017, высотой (h) профиля от 100 до 710 мм, шириной полки (b) от 55 до 262 мм .
Стенка балочного профиля (s) толщиной от 3,8 до 17 мм.
Полка двутавра (t) толщиной от 5,1 до 25 мм, при этом площадь сечения F (см²) балки варьируется от 10,32 до 248,14 (см²).
Вес двутавров M (кг/м) находится в диапазоне от 8,1 до 194,8 (кг за погонный метр),
Допустимая нагрузка на сечение балки варьируется от 16,512 до 397,024 тонн. по ГОСТ Р57837-2017 находится в диапазоне от 34,2 до 5625 (см³)

Двутавр балочный ГОСТ Р 57837 — 2017 — stroyone

Основные размеры двутавра балочного по ГОСТ Р 57837-2017

Двутавры широкополочные по ГОСТ Р57837-2017

Двутавры широкополочные по ГОСТ Р 57837-2017, высотой (h) профиля от 190 до 780 мм, шириной полки (b) от 149 до 319 мм
Стенка балочного профиля (s) толщиной от 5 до 38 мм.
Полка двутавра (t) толщиной от 7 до 64 мм, при этом площадь сечения F (см²) балки варьируется от 31,11 до 660,25 (см²)
Вес двутавров M (кг/м) находится в диапазоне от 24,4 до 518,3 (кг за погонный метр).
Допустимая нагрузка на сечение балки варьируется от 49,776 до 1056,4 тонн. (см³) находится в диапазоне от 218,9 до 15797,1 (см³)

Двутавр широкополочный по ГОСТ Р57837-2017

Основные размеры двутавра широкополочного по ГОСТ Р 57837-2017

Двутавры колонные по ГОСТ Р57837-2017

Двутавры колонные — это колонные профили (К) имеют отношение ширины полок к высоте, близкое 1:1, что придает им устойчивость относительно оси y
Двутавры колонные по ГОСТ Р 57837-2017, высотой (h) профиля от 147 до 668 мм, шириной полки (b) от 149 до 435 мм
Стенка балочного профиля (s) толщиной от 6 до 96 мм
Полка двутавра (t) толщиной от 8,5 до 155 мм, при этом площадь сечения F (см²) балки варьируется от 34,17 до 1696,33 (см²)
Вес двутавров M (кг/м) находится в диапазоне от 26,8 до 1332 (кг за погонный метр)
Допустимая нагрузка на сечение балки варьируется от 54,672 до 2714,128 тонн (см³) находится в диапазоне от 186 до 28508,2 (см³)

Двутавр колонный ГОСТ Р 57837 — 2017 — stroyone

Основные размеры двутавра колонного по ГОСТ Р 57837-2017

Двутавры свайные по ГОСТ Р 57837-2017

Двутавры свайные по ГОСТ Р 57837-2017, высотой (h) профиля от 128 до 400 мм, шириной полки (b) от 118 до 408 мм
Стенка балочного профиля (s) толщиной от 9 до 30,3 мм
Полка двутавра (t) толщиной от 9 до 30,4 мм, при этом площадь сечения F (см²) балки варьируется от 32,38 до 283,97 (см²)
Вес двутавров M (кг/м) находится в диапазоне от 56,2 до 196,8 (кг за погонный метр)
Допустимая нагрузка на сечение балки варьируется от 51,808 до 454,352 тонн (см³) находится в диапазоне от 498,2 до 3544,5 (см³)

Двутавр свайный ГОСТ Р 57837 — 2017 — stroyone

Основные размеры двутавра свайного по ГОСТ Р 57837-2017

Двутавры балочные дополнительные по ГОСТ Р 57837-2017

Двутавры дополнительные балочные по ГОСТ Р 57837-2017, высотой (h) профиля от 207 до 617 мм, шириной полки (b) от 102 до 257 мм
Стенка балочного профиля (s) толщиной от 5,8 до 14,7 мм
Полка двутавра (t) толщиной от 8,4 до 23,6 мм, при этом площадь сечения F (см²) балки варьируется от 33,87 до 178,52 (см²)
Вес двутавров M (кг/м) находится в диапазоне от 26,6 до 140 (кг за погонный метр)
Допустимая нагрузка на сечение балки варьируется от 54,192 до 285,632 тонн (см³) находится в диапазоне от 249,3 до 3629,6 (см³)

Двутавр дополнительный балочный ГОСТ Р 57837 — 2017 — stroyone

Основные размеры двутавра балочного дополнительного по ГОСТ Р 57837-2017

Двутавры дополнительные колонные по ГОСТ Р 57837-2017

Двутавры дополнительные колонные по ГОСТ Р 57837-2017, высотой (h) профиля от 96 до 264 мм, шириной полки (b) от 100 до 257 мм
Стенка балочного профиля (s) толщиной от 5 до 14,5 мм
Полка двутавра (t) толщиной от 6,6 до 24 мм, при этом площадь сечения F (см²) балки варьируется от 21,2 до 128,88 (см²)
Вес двутавров M (кг/м) находится в диапазоне от 16,7 до 101 (кг за погонный метр).
Допустимая нагрузка на сечение балки варьируется от 33,92 до 206,208 тонн (см³) находится в диапазоне от 73 до 1240,1 (см³)

Двутавр дополнительный колонный ГОСТ Р 57837 — 2017 — stroyone

Основные размеры двутавра дополнительного колонного по ГОСТ Р 57837-2017

Двутавры по ГОСТ 26020-83

h — высота профиля
b — ширина полки
S — толщина стенки
t — толщина полки

Двутавры балочные по ГОСТ 26020-83

Двутавры балочные по ГОСТ 26020-83, высотой (h) профиля от 100 до 1013 мм, шириной полки (b) от 55 до 320 мм
Стенка балочного профиля (s) толщиной от 3,8 до 19,5 мм
Полка двутавра (t) толщиной от 5,1 до 32,5 мм, при этом площадь сечения F (см²) балки варьируется от 10,32 до 400,6 (см²)
Вес двутавров M (кг/м) находится в диапазоне от 8,1 до 314,5 (кг за погонный метр).
Допустимая нагрузка на сечение балки варьируется от 16,512 до 640,96 тонн по ГОСТ 26020-83Wx (см³) находится в диапазоне от 34,2 до 12940 (см³)

Двутавр балочный по ГОСТ 26020-83

Основные размеры двутавра балочного по ГОСТ 26020-83

Двутавры широкополочные по ГОСТ 26020-83

Конструктивные преимущества (параллельность граней полок и мощность сечений) позволяют применять широкополочные двутавры в виде самостоятельного элемента (балки, колонны, стержни тяжелых ферм), не требующего почти никакой обработки, что снижает трудоемкость изготовления конструкций в 2-3 раза.

Из широкополочных двутавров путем разрезки стенки в продольном направлении получают тавровые профили (БТ), (ШТ) и (КТ) удобные для применения в решетчатых конструкциях. По мере расширения производства широкополочных двутавров применение обыкновенных двутавров сокращается.

Развитие автоматической сварки создает благоприятные условия для производства сварных двутавров из универсальной стали по определенному сортаменту, что дает возможность пользоваться ими так же, как и прокатными .

Колонны из двутавровой балки

Двутавр – вид фасонного стального проката, востребованный для создания металлоконструкций, испытывающих значительные нагрузки. Для сооружения несущих колонн обычно используют широкополочные и колонные стальные двутавры, имеющие параллельные внутренние грани полок.

Колонные и широкополочные двутавровые балки: основные характеристики

Для изготовления металлопродукции, работающей в нормальных условиях, востребованы углеродистые стали обыкновенного качества – спокойные и полуспокойные. Для продукции ответственного назначения – низколегированные марки типа 09Г2С. Способы производства – горячая прокатка и сварка. Горячекатаные изделия регламентируются ГОСТом 26020 или СТО АСЧМ 20-93. Сортамент двутавра в этих двух нормативных документах немного различается.

По сравнению с нормальными, широкополочные и колонные двутавры обладают увеличенной шириной полок, толщиной полок и стенок. Такая усиленная конструкция обеспечивает высокую прочность и жесткость изделий, но увеличивает их массу. При правильном расчете конструкции из двутавров устойчивы не только к статическим, но и динамическим усилиям.

Таблица размерных характеристик колонных и широкополочных двутавров

Применение двутавра для изготовления центрально-сжатых колонн

Функциональное назначение таких колонн – передача нагрузок, действующих сверху, на основание строения, а через него – на почву. На эти конструктивные элементы оказывают давление продольные силы, приводящие к равномерному сжатию поперечного сечения.

Конструктивные составляющие центрально-сжатых колонн:

Оголовок. Предназначен для фиксации на нем расположенных выше конструкций.
Стержень. Главный несущий элемент.
База колонны из двутавра. Крепится к основанию анкерными болтами. Служит для распределения приложенного усилия по поверхности фундамента.

Колонны из двутавра по виду сечения стержня разделяют на – сквозные (решетчатые) и сплошные. По высоте сечение может быть постоянным по размеру или переменным. При расчете оптимальной конструкции колонны принимают во внимание:

величину прилагаемого усилия;
эксплуатационные условия;
возможности изготовления;
удобство примыкания элементов, обеспечивающих дополнительное поддержание конструкции.

Особенности конструкции центрально сжатых сплошных и решетчатых колонн

Для изготовления колонных конструкций со сплошным и решетчатым сечением используется металлопродукция различных типов.

Со сплошным сечением

При производстве этих колонн может использоваться колонный и широкополочный прокатный двутавр, а также сварная продукция с поперечным сечением Н-образной конфигурации. Сварной двутавр производится соединением трех листов стали с помощью экономичной индустриальной автоматической сварки. Сечение такой продукции бывает не только постоянным, но и переменным, обеспечивающим возможность экономии металла.

С решетчатым сечением

Такие конструкции состоят из двух вертикальных ветвей, которые связывают раскосами или планками. Жестко соединенные ветви работают совместно и обеспечивают значительную устойчивость и надежность. Оси, проходящие через ветви, называют «материальными», параллельно им – «свободными».

Наиболее прочным вариантом является соединение ветвей решеткой треугольной формы, изготовленной из раскосов. Такая решетка в плоскости грани представляет собой ферму, воспринимающую осевые силы. Применяется при значительном разносе ветвей – до 800 мм – и/или величине осевого усилия 2500 кН и более.

Дистанция между полками двух ветвей определяется в соответствии с условиями равноустойчивости стержня. Однако рекомендуется его делать более 15 см для возможности периодического окрашивания внутренних поверхностей, что необходимо для их защиты от коррозионного разрушения.

Стальные колонны в промышленных зданиях

При технико-экономической целесообразности стальные колонны могут применяться в бескрановых зданиях и в зданиях, оборудованных кранами любой грузоподъёмности, при различных вариантах поперечного сечения пролёта.

Проходы вдоль крановых путей шириной у колонны 0,5 м, необходимые в зданиях и при кранах тяжёлого режима работы, обеспечиваются за счёт смещения шейки средней колонны с разбивочной оси.

Сечение стальных колонн может быть в виде одного профиля или составное – в виде двух профилей, соединённых решёткой.

В зданиях высотой до 8,4 м, бескрановых или с подвесными кранами, применяются стальные колонны постоянного сечения из сварных двутавров с высотой стенки 400 и 630 мм.

В колоннах зданий высотой 8,4 и 9,6 м, оборудованных опорными кранами грузоподъёмностью до 20 т, высота стенки сварных двутавров принимается 630 мм.

Подкрановая балка опирается на приваренную к колонне консоль из двутавра той же высоты. Эти колонны могут выполняться и из широкополочных двутавров, поставляемых промышленностью.

Двухветвевая ступенчатая колонна состоит из двух раздельно маркируемых частей : нижней (подкрановой) решётчатой и верхней (надкрановой) – из сварного двутавра.

Соединение этих частей осуществляется в зависимости от общей длины колонны заводской или монтажной сваркой.

В зданиях высотой более 18 м при кранах грузоподъёмностью от 75 т и при кранах, расположенных в двух уровнях, применяются аналогичные колонны индивидуального проектирования.

Стальные колонны в виде одного профиля и составные

По типам сечения ветвей подкрановая часть колонны выполняется в трёх вариантах :

- При ширине сечения до 400 мм – наружная и подкрановая ветви из прокатных швеллеров и двутавра;

- При ширине сечения 400-600 мм – наружная ветвь из гнутого швеллера, подкрановая – из прокатного двутавра;

- При ширине сечения более – наружная ветвь из гнутого швеллера, подкрановая - из сварного двутавра.

Надкрановая часть колонны – сварной двутавр с высотой стенки 400 мм в крайних и 710 мм – в средних колоннах.

Подкрановая часть колонны переходит в базу, непосредственно опирающуюся на бетонный фундамент.

База состоит из опорной плиты и траверс, на которые ложатся плитки с анкерными болтами, утоплёнными в бетон.

В связевых колоннах опорная плита дополнительно приваривается к коротышам из швеллеров, заделанных в фундамент.

Решётка подкрановой части колонны двухплоскостная, из прокатных уголков.

Для восприятия действующих в горизонтальной плоскости моментов решётчатая часть усиливается диафрагмами, расположенными не реже, чем через четыре раскоса по высоте.

В решётчатой части колонны крайнего ряда, в уровне крепления опорных консолей яруса стеновых панелей, вваривается балка из прокатного двутавра, соединяющего наружную и подкрановую ветви.

Решётчатая часть колонны завершается одноплоскостной траверсой, соединяющей её ветви с надкрановой частью.

Надкрановая часть колонны завершается оголовком, усиленным дополнительными рёбрами и накладками.

Дополнительные рёбра и накладки расположены в плоскости опорных рёбер стропильных и подстропильных ферм.

Сварка двутавров из трёх листов для основных сечений колонны выполняется в заводских условиях сварными автоматами.

Сварка других элементов выполняется в основном при посредстве сварных сварочных полуавтоматов.

Ручная сварка применяется в узлах, монтируемых на строительной площадке.

Гнутые швеллеры для наружных ветвей колонны изготавливаются на гибочных прессах в заводских условиях.

В базе, подкрановой опоре и оголовке – местах передачи значительных сосредоточенных нагрузок вертикальные элементы своим сечением должны плотно примыкать к опорным плитам. В этих целях кромки отдельных монтируемых листов пристрагиваются, а сечение ветвей фрезеруется.

Все колонны предназначены для использования в условиях, когда верх фундаментов имеет отметку - 0,150.

Для соединения с фундаментом колонна заводится в стакан на глубину -0,6 м, -0,9 м.

Колонны монтируются овтокранами или посредстве фиксирующих их положение кондукторов.

Точность установки проверяется геодезическими инструментами.

Базы колонн накрываются бетоном при устройстве подстилающего слоя под поле.

Колонны фахверков

Колонны применяются в торцевых фахверках и фахверках продольных стен одноэтажных промышленных зданий, имеющих самонесущие или ненесущие стены из панелей 6 или 12 м или кирпичные самонесущие стены.

Внутренняя грань панельных стен располагается с зазором 30 мм по отношению к наружной грани колонн.

Фахверковые колонны высотой 4,2-18 метров.

Фахверковые колонны предназначены для крепления стен; они частично воспринимают массу стен и ветровые нагрузки.

Фахверковые колонны изготовляют железобетонные и стальные.

Привязка колонн торцевого фахверка нулевая, привязка колонн продольного фахверка определяется привязкой основных колонн каркаса.

Железобетонные колонны имеют сечение 300*300 до 400*600 мм; колонны кольцевого сечения имеют диаметр 300 мм.

Колонны могут быть как постоянного сечения, так и переменно сечения.

Верхний конец таких колонн располагается в зазоре между торцевой стеной и пристенной балкой покрытия и крепится к верхнему поясу балки с помощью монтажной детали.

Нижний конец колонн крепится к фундаменту шарнирно.

Для этого поверх фундамента устанавливается строго по осям и по уровню (при помощи анкерных болтов и цементной подливки) стальной лист.

Колонна свободно устанавливается на этот лист и приваривается к нему с помощью своих закладных деталей.

Колонны армируются пространственными сварными каркасами.

Колонны изготавливаются из бетона марок М 200-М 400.

Рабочая арматура из горячекатаной стали периодического профиля класса А-3.

Стальные колонны торцевого фахверка выполняются из сварных двутавров высотой 0,5 м и с шириной полок от 0,4 до 0,55 м.

Расчётная схема фахверковых колонн предусматривает их шарнирное опирание понизу на фундаменты, а поверху на устанавливаемые в торцах здания горизонтальные ветровые балки и фермы.

Ветровые балки устанавливаются в пролётах с опорными мостовыми кранами на уровне крановых путей и дополнительно используются как ремонтные площадки.

Ветровые фермы устанавливаются поверху в бескрановых пролётах и в качестве промежуточных опор реже чем через 10-12 м и по высоте здания.

Оголовки фахверковых колонн располагаются на одном уровне с оголовками основных колонн – на 150 мм ниже пояса стропильной фермы.

В пределах высоты стропильной фермы фахверковые колонны наращиваются сварными двутаврами высотой сечения 0,25 м.

Эти надставки не доходят на 0,1-0,3 м до подкровельного настила и в пределах высоты парапета продолжаются насадками из прокатных уголков.

Полка уголка-насадки зоводится в вертикальный шов между парапетными панелями.

Таким образом, колонны торцевого фахверка продолжаются на всю высоту торцевых стен и не пересекаются с конструкциями покрытия.

Верхние концы колонн к стропильной ферме шарнирно прикреплены с помощью изогнутых пластин – листовых шарниров.

Листовой шарнир даёт возможность передавать ветровые нагрузки на основной каркас и устраняет вертикальные воздействия покрытия на стойки фахверка.

Схема расположения фахверковых колонн

Низ колонны размещается на отметке -0,150 м.

Колонну устанавливают на две стальные монтажные прокладки и после выверки закрепляют двумя анкерными болтами.

Приколонная стойка фахверка металлическая и она приваривается к колонне. Выполняется из коробчатого сечения.

Фундамент под стойку не устраивается.

Части колонн, имеющие двутавровое сечение, изготовляются из стали марок ВС3кп2, ВСт3пс6; имеющие коробчатое сечение – из стали марок 09Г2С9.

Схема торцевого фахверка 1-1

Схема продольного фахверка 2-2

Шарнирное соединение фахверка с покрытием

Крепление железобетонного фахверка к фундаменту

Крепление стального фахверка к фундаменту

Новый сервис - Строительные калькуляторы online

Читайте также: