Стальная колонна может работать на

Обновлено: 02.05.2024

Балки и балочные клетки. Металлические балки являются основным конструктивным элементом при формировании несущих конструкций перекрытий и покрытий. В зависимости от расположения опорных конструкций, расстояния между ними (пролетов), вида настила, характера нагрузки на перекрытие, наличия технологического оборудования и других обстоятельств перекрытие может образовываться как отдельными балками, так и балочными клетками. Отдельные балки применяются при перекрываемых пролетах величиной до 9 метров.

Если перекрытие образовано из отдельных балок, то наиболее приемлемым решением будет применение балок из прокатных профилей швеллерных или двутавровых как обыкновенных, так и широкополочных. Балки из широкополочных двутавров для пролетов свыше 6 м имеют преимущество, так как они более выгодны. При недостаточной прочности или жесткости прокатных балок возможно применение составных сварных балок. При больших нагрузках проектируют двухстенные коробчатые балки.

Рис. 6.1. Типы поперечных сечений стальных балок:

а, б – балки из прокатных двутавров; в, г, д – составные сварные балки;

е, ж – балки на высокопрочных болтах или заклепках

Типы сечений стальных балок приведены на рис.6.1.

При пролетах более девяти метров применяются перекрытия в виде балочной клетки, см. рис. 6.2. Основой балочной клетки являются главные балки, опирающиеся

на колонны или стены. Пролет их составляет от 9 до 24 м, шаг от 6 до 9 метров.

На них опираются второстепенные балки пролетом 6 – 9 м с шагом от 1,5 до 3 м.

Настил перекрытия опирается или непосредственно на второстепенные балки или на балки настила. Пролет балок настила равен шагу второстепенных балок, а шаг зависит от конструкции настила. Балки под листовой настил проектируются с шагом 0,5 – 1,2 метра, В зависимости от конструкции перекрытия балки настила могут отсутствовать и тогда шаг второстепенных балок составляет те же 1,5 – 3 метра, а при железобетонных плитах перекрытия до 6 метров.

Рис. 6.2. Балочная клетка:

1 – балки настила, пролетом b; 2 – второстепенные, балки, пролетом B;

3 – главные балки пролетом L

Оптимальная высота главных балок зависит от многих факторов и лежит в пределах от 1 / 10 до 1 /15 пролета. Во второстепенных балках высота сечения может быть уменьшена до 1 / 20 пролета. Второстепенные балки могут располагаться поверх главных балок или крепиться к ним в пределах их высоты. В первом случае экономятся трудозатраты, во втором толщина перекрытия. Основные типы конструкций балочных клеток приведены на рис. 6.3.

При подборе балок из прокатных профилей можно воспользоваться методом прямого проектирования и обеспечить по заданным усилиям требования по прочности

и жесткости. По условию прочности из формулы ( 4.4 ) получим выражения для необходимого момента сопротивления W_n_,_min . При работе материала в упругой стадии

где M - расчетный изгибающий момент; R_y - расчетное сопротивление металла по пределу текучести, Ύ_c - коэффициент условий работы.

Рис. 6.3. Основные типы конструкций балочных клеток:

а – с этажным расположением второстепенных балок; б – с второстепенными балками в уровне верха главной балки; в – с пониженным расположением второстепенных балок; г – усложненный вариант;

1 – главная балка; 2 – второстепенная балка; 3 – балки настила; 4 - настил

С учетом работы металла в упруго-пластической стадии W_n_,_min определяем по соотношению W_n_,_min = M / ( C R_y Ύ_c ) , ( 6.2 )

где M - изгибающий момент от действия нормативных нагрузок; C – коэффициент учитывающий развитие пластических деформаций.

Мерой жесткости балки служит относительный прогиб - f / ℓ, отношение прогиба к длине пролета балки. Величина относительного прогиба нормируется, например, для главных балок f / ℓ ≤ 1/400 , а для второстепенных f / ℓ ≤ 1/250 . Если принять, что на балку действует равномерно распределенная нагрузка g , то относительный прогиб равен f / ℓ = 5/(384) g ℓ 3 / (E J) . ( 6.3 )

Отсюда можно получить выражение для требуемого момента инерции J_min

J_min = 5/(384) g ℓ 3 (ℓ / f) / E . ( 6.4 )

В выражениях ( 6.3 ) и ( 6.4 ) E – модуль упругости стали; ℓ - пролет балки. Имея значения требуемых момента сопротивления W_n_,_min и момента инерции J_min ,

по сортаменту можно выбрать ближайший больший двутавр отвечающий условиям прочности и жесткости. Если ни один из прокатных профилей не может удовлетворить требованиям по прочности и жесткости необходимо переходить к балкам из развитого двутавра или к балкам составного сечения.

Балки из развитого двутавра (балки с перфорированной стенкой) являются одним из эффективных типов балочных конструкций, рис. 6.4. Такие балки получают путем разрезания стенки исходного прокатного двутавра, причем разрез выполняется в виде ломаной линии с последующей сваркой половин со сдвигом по длине на половину шага и раздвижкой по высоте. Можно варьировать при этом как формой отверстий, так и их высотой. Несущую способность и жесткость по сравнению с исходным двутавром можно значительно увеличить. Наилучшей областью применения для таких конструкций является случай больших пролетов при малой нагрузке. Расчет балок из развитого двутавра производится по аналогии с расчетом безраскосной фермы. Здесь отметим только, что проверяются напряжения в характерных точках 1 и 2 (рис. 6.4, в) при учете изгибающего момента и перерезывающей силы.

Составные балки в простейшем случае свариваются из трех листовых элементов: стенки и поясов. Высота балки задается первоначально в пределах от 1/12 до 1/15 пролета, толщина стенки от 1/100 до 1/200 высоты. Толщина полок обычно принимается равной двум толщинам стенки. Оптимальной считается балка у которой площадь сечения поясов равна площади поперечного сечения стенки. Приняв таким образом первоначальную геометрию составной балки, переходят к ее расчету. Во-первых, проверяют прочность по соотношению ( 4.4 ) или ( 4.7 ) и прогиб по формуле ( 6.3 ). Далее, так как у составной балки отношение высоты стенки к ее толщине по сравнению с прокатными двутаврами значительно больше, необходимо проверить стенку балки на

Рис. 6.4. Балки из развитого двутавра:

а – роспуск исходного двутавра; б – сварка развитого двутавра;

в – к расчету сечения равитого двутавра

действие сдвигающих напряжений. Проверяется сечение с наибольшей перерезывающей силой Q ( для однопролетной балки обычно это приопорное сечение ) по соотношению

Это известная формула Н.Г. Журавского, где S - статический момент половины сечения балки относительно нейтральной оси; J - момент инерции сечения; t - толщина стенки; R_s - расчетное сопротивление стали на сдвиг; γ_c - коэффициент условий работы. Если по проверенным критериям принятое сечение не проходит или выявляется значительный запас, производится корректировка геометрии балки и повторный расчет.

Для балок, как составных, так иногда и для прокатных, проверок только на прочность и жесткость может оказаться недостаточно. Возможны еще как минимум четыре критических состояния которые необходимо проверить.

Если на стенку балки через полку передается сосредоточенная нагрузка, например

в месте опирания второстепенной балки на главную или в опорном сечении при отсутствии опорного ребра стенка балки может смяться. На местное смятие проверка производится по формуле σ_ℓ_oc = F / ( t_w ℓ_ef ) ≤ R_y Ύ_c , ( 6.6 ) где σ_ℓ_oc - напряжение местного смятия; F сосредоточенная нагрузка; t_w - толщина стенки балки; ℓ_ef - условная длина приложения нагрузки, определяемая по нормам.

Балка может потерять устойчивость плоской формы изгиба, см. рис. 6.5 а, если не выполняется условие M_max / ( φ_b W_n ) ≤ R γ_c , ( 6.7)

где φ_b - коэффициент общей устойчивости балок, вычисляемый по нормам в зависимости от расстояния между поперечными раскрепляющими опорами балки. Проверку на общую устойчивость можно не производить если выполняется условие

где ℓ_ℓ_f - расчетная длина балки между закреплениями в поперечном направлении;

b_f - ширина полки балки. По конструктивным соображениям ширину пояса следует принимать не менее 180 мм, не менее 1/10 высоты балки и не более 30 t_f .

Рис. 6.5. Формы потери устойчивости балок:

а – форма потери плоской формы изгиба; б – потеря устойчивости сжатой полки;

в – потеря местной устойчивости стенки

Сжатый пояс балки сжимается под действием изгиба с напряжением

и под действием этого сжимающего напряжения он может потерять устойчивость, если полка балки будет иметь слишком широкие свесы, рис. 6.5 б. Предельная ширина полки балки b_f , при которой ее не требуется проверять на устойчивость определяется из соотношения b_f ≤ t_f w , ( 6.9 )

где t_f - толщина полки балки.

Стенка балки может потерять устойчивость от действия главных сжимающих напряжений. Для исключения этого явления стенку балки укрепляют поперечными и иногда продольными ребрами, рис. 6.6. Поперечные ребра ставят, начиная от опоры

с шагом не большим чем удвоенная высота балки.

Рис. 6.6. Конструкция ребер жесткости составных балок:

а = поперечных; б – поперечных и продольных; в – то же с поперечными дополнительными ребрами в сжатой зоне; 1 – опорное ребро; 2 – рядовое поперечное ребро; 3 – продольное ребро жесткости; 4 – дополнительное поперечное ребро

Колонны и стойки. Колонной называют такой элемент конструктивного комплекса, который будучи сжатым, передает нагрузку от вышележащих элементов на нижележащие или фундамент. Колонна состоит из трех частей: оголовка, стержня и базы. В зависимости от характера геометрии стержня по высоте различают колонны постоянного сечения, переменного (ступенчатые) и раздельного типа, когда ветви колонн работают независимо друг от друга в части восприятия нагрузки. Наиболее употребительными являются колонны постоянного сечения. Ступенчатые колонны применяются в промышленных зданиях при наличии мостовых кранов, колонны с раздельными ветвями применяются в тех случаях, когда имеются тяжелые мостовые краны на небольшой высоте. По виду поперечного сечения различают колонны сплошностенчатые и сквозные.

Сплошностенчатые колонны бывают с простым и составным сечением. Простые колонны выполняются из прокатных двутавров и труб (при двутаврах предпочтение отдается широкополочным). Составные колонны формируются из сварных профилей, комбинированных или листовых, рис. 6.7. При центральном приложении нагрузки сечение лучше проектировать равноустойчивым в двух плоскостях, при внецентренной нагрузке или при действии изгибающего момента, сечение должно быть развито в плоскости изгиба, рис. 6.7 - ж, з.

Рис.6.7. Типы сечений колонн:

а, б – простые сплошностенчатые; в : е – составные; ж, з – с несимметричным сечением

Сквозная колонна может состоять из двух ветвей, образованных прокатными двутаврами или швеллерами, связанных между собой решетками или из четырех ветвей, связанных решетками в двух плоскостях, продолжение рис. 6.7. Решетки бывают

Рис. 6.7, продолжение:

и : м – сечения сквозных центрально сжатых колонн; н, о – внецентренно сжатых;

1 – несущие элементы колонн; 2 – планки; 3 – стержни решетки

раскосными и безраскосными, рис. 6.8 . Раскосные решетки обычно выполняются из уголков, безраскосные из полосовой стали в виде планок, рис. 6.8 - в. Такие решетки рекомендуется применять когда расстояние между ветвями не превышает 600 мм.

Рис. 6.8. Типы решеток сквозных колонн:а

а – треугольная; б – раскосная; в – с планками;

При расчете колонн применим только способ прямого проектирования. Расчет сплошной центрально сжатой колонны начинают с определения необходимой площади поперечного сечения A . Для этого задают предварительно величину коэффициента продольного изгиба, например φ = 0.8, и определяют требуемую площадь сечения колонны по формуле, полученной из соотношения ( 4.2 )

По найденному значению площади с помощью сортамента подбирают подходящий профиль и проводят повторную проверку.

При расчете сквозных колонн необходимо задаться габаритами поперечного сечения. Габарит поперечного сечения предварительно выбирается в зависимости от высоты колонны. При высоте до 10 м ширина поперечного сечения принимается равной 1/15 высоты колонны, при высоте от 10 до 20 м - 1/18 и при высоте до 30 м – 1/20. Далее, как и в предидущем случае вычисляется требуемая площадь поперечного сечения, формируется его геометрия, вычисляются геометрические характеристики сечения: момент инерции, радиус инерции, расчетная длина колонны, ее гибкость. Правило назначения гибкости для колонн простое: чем больше нагрузка, тем меньше гибкость. Для колонн гибкость должна быть примерно в пределах от 60 до 90. Затем снова проверяется выполнение условия прочности ( 4.2 ) при продольном изгибе.

В случае внецентренного сжатия прочность проверяется по соотношению, учитывающему действие сжимающей силы и изгибающего момента известному по лекции 4, как соотношение ( 4.11 )

Необходимо также проверить устойчивость колонны из плоскости действия момента по соотношению ( 4.12 ).

Решетка сквозных колонн конструируется из условия, что гибкость сжатых стержней должна быть не более 40, а растянутых не более 80. Кроме того, гибкость ветвей колонны не должна быть меньше гибкости самой колонны.

Для того чтобы закончить тему колонн, необходимо рассмотреть еще оголовок и базу, рисунки ( 6.9 ) и ( 6.10 ). База передает нагрузку от стержня колонны к фундаменту. Основным элементом базы является опорная плита, которая приваривается к торцу стержня колонны. Размер опорной плиты зависит от величины усилий, передающихся опорным сечением стержня колонны на фундамент и несущей способностью материала фундамента. Если нагрузка от колонны сравнительно небольшая и колонна опирается на фундамент шарнирно, применяют базу в виде толстой стальной плиты, в противном случае применяют тонкую стальную плиту, усиленную вертикальными ребрами.

Рис. 6.9. Базы одноветвевых колонн:

а – центрально сжатых с фрезерованным торцом; б – то же с ребрами жесткости;

в – внецентренно сжатых .

Рис. 6.10. Оголовки колонн и опорные узлы опирания балок:

а, б – оголовки сплошных колонн; в – то же, сквозных; г – опирание балок через опорные ребра жесткости;

д – опирание балок через нижние полки; 1 – стержень колонны; 2 –опорная плита оголовка;

3 – центрирующая планка; 4 – ребро жесткости; 5 – отверстия под анкерные болты

Конструкция базы должна предусматривать соединение базы и фундамента с помощью анкерных болтов, рис. 6.9 б и в. В простейших случаях, при легких стойках колонну приваривают к закладной плите в фундаменте, рис 6.9 а.

Оголовок колонны передает усилие на стержень колонны от вышележащих конструкций (колонн, балок, ферм). Основным элементом оголовка также является опорная стальная плита, приваренная к фрезерованным торцам стержня колонны. Опорную плиту оголовка также усиливают ребрами жесткости для того чтобы обеспечить равномерную передачу усилий на все сечения стержня колонны. Важным элементом оголовка являются центрирующие пластины. Они обеспечивают центральную передачу усилий от вышележащих конструкций, рис. 6.10 а, б, в.

1. Инженерные конструкции. Учебник, под редакцией В.В. Ермолова. – М.:Архитектура-С,2007.

2. Металлические конструкции. Учебник, под редакцией Ю.И. Кудишина, 11-е издание.- М.: «Академия», 2008.

3. Архитектурное конструирование. Учебник, В.А. Пономарев. – М.:

4. СНиП II-23-81*. Стальные конструкции - М.: «Госстрой России»,2001.

5. СНиП 2.01.07-85*. Нагрузки и воздействия – М.: «Госстрой России»,2003.

6. СНиП 2.03.06-85. Алюминиевые конструкции – М.: «Госстрой России»,2002.

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.

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.

Металлические колонны

При строительстве зданий из металлоконструкций базовым и одним из наиболее ответственных элементов являются колонны, ведь именно на них в результате передаются все внешние нагрузки, воздействующие на объект. Даже в процессе возведения какого-либо сооружения из металла, монтаж колонн является первоочередной задачей, следующей за подготовкой фундамента. Их тщательным образом выставляют, выравнивают, а уже после к ним закрепляются все остальные элементы каркаса: продольные и поперечные балки, перекрытия, стойки фахверка, фермы и проч. По этой причине изготовление металлических колонн является особенно ответственной задачей, в ходе выполнения которой должны предъявляться повышенных требования к качеству сварки и выполнению технических условий рабочими.

Проектирование и расчет колонн

Любую колонну, какой бы сложной она не была на первый взгляд, можно разделить на 3 основных элемента: оголовок, стержень и база.

Верхняя часть колонны. Воспринимает внешние нагрузки и передает их на стержень колонны и далее на фундамент.

Средняя часть колонны, ее рабочая зона. В случае необходимости стержень может быть усилен косынками (в местах сопряжения с оголовком и базой) и ребрами жесткости.

Место закрепления колонны к фундаменту, которое осуществляется, как правило, через анкерные болты.

Поперечное сечение колонны может иметь достаточно замысловатую форму, но в большинстве случаев проектировщики применяют:

горячекатанный двутавр,
профильную прямоуголную трубу,
круглую трубу.

Конечный размер поперечного сечения подбирается после проведения расчетов на прочность. Колонны работают на сжатие, а такой тип нагружения не является экстримальным с точки зрения достяжения предела текучести и последующего номинального разрушения. Намного критичней для колонны является потеря ее устойчивости, восприимчивость к которой во многом определяется не столько ее конструкцией, сколько тем, как колонна взаимодействует с другими элементами здания (есть ли поперечные связи, стойки фахверка и др.).

Нестандартная опора колонны.

Типы колонн

По конструктиву поперечного сечения несущие колонны можно разделить на несколько типов:

Колонна постоянного сечения

Колонна состоит из единого стержня, ярковыраженной подкрановой консоли и основания. Такие колонны обычно встречаются в бескаркасных зданиях, в ангарах, складах. На них возможна установка подвесного транспортного оборудования с грузоподъемностью не более 20 тн. Могут применяться как в одно- так и в многоэтажных зданиях. Габарит сечения такой колонны не изменяется, но при этом площадь сечения может варьироваться по высоте в соответствии с расчетными усилиями.

Колонна ступенчатая

В случае, когда в здании предполагается установка кран-балки высокой грузоподъемности, от 20 тн и выше. Такая конструкция увеличивает жесткость колонны на изгиб и существенно снижает склонность к потере устойчивости. Ступенчатая колонна состоит из двух ветвей: основной несущей, на которую опираются фермы кровли помещения, и подкрановой, на которую приходится нагрузка непосредственно от кран-балки грузоподъемного оборудования.

Колонна раздельная

Такие колонны встречаются не часто и используются лишь в исключительных случаях:

при низком расположении кранов большой грузоподъемности;
при многоярусном расположении кранов;
при реконструкции цехов (например, при увеличении числа пролетов).

Колонны могут воспринимать нагрузку различным образом относительно своей оси.

Центрально-сжатые колонны

Результирующие нагрузки от балок, ферм, перекрытий и др. проходят строго вдоль осевой линии колонны, что создает центральное сжатие сечения. В зданиях с таким типом нагружения колонн горизонтальные нагрузки воспринимаются дополнительными поперечными связями.

Внецентренно-сжатые колонны

Для такой колонны сжимающая результирующая сила приложена на некотором растоянии от центральной оси, что создает изгибающий момент. Дополнительно на колонну могут действовать и продольные усилия. В таких случаях колонна может иметь и несимметричное сечение для более равномерного внутрененнего распределения напряжений, что позволяет сэкономить материал и уменьшить массу изделия.

Изготовление металлических колонн на заводе СтройМонтажСервис-М

В своей практике мы имели опыт работы со всеми перечисленными выше типами колонн, причем не только в вопросах изготовления, но и проектирования. Наши инженеры всегда оценивают качества присылаемого проекта, и поэтому в случае необходимости могут дать рекомендации по конструктиву элементов колонн. Они принимают участие на всех этапах изготовления, контроллируя его процесс, ведь колонна - очень и очень ответственный элемент конструкции здания! Это позволяет нам гарантировать высокое качество нашей продукции и заставляет наших заказчиков обращаться к нам снова по вопросам как изготовления, так и монтажа металлических колонн.

Металлические конструкции. Колонны. Основы расчета и конструирования

Металлические конструкции применяются в инженерных сооружениях в виде стержневых или сплошных систем: в одноэтажных и многоэтажных производственных зданиях; большепролетных покрытиях различных систем зданий и сооружений (спортивные сооружения, крытые рынки, театры, выставочные павильоны, ангары, судостроительные эллинги, авиасборочные цехи и др.); мостах и эстакадах; высотных сооружениях (телевизионные башни, мачты, опоры воздушных линий электропередачи, вытяжные башни, нефтяные вышки, дымовые и вентиляционные трубы, промышленные этажерки, геодезические вышки, надшахтные копры и многие другие сооружения); каркасах гражданских многоэтажных зданий; крановых и других подвижных конструкциях (мостовые, башенные и козловые краны, краны-перегружатели, крупные экскаваторы, затворы и ворота гидротехнических сооружений);листовых конструкциях (резервуары различного назначения, газгольдеры, бункеры, силосы, трубопроводы большого диаметра, конструкции доменного и химического производств); конструкции уникального назначения (радиотелескопы, антенны космической связи).

Эксплуатационныекачестваметаллоконструкций:+:Надежность;Легкость;Непроницаемость;Индустриальность;Ремонтопригодность.Сохраняемость материального фонда;-:Коррозия;Низкая огнестойкость.

Колонны.Колонны служат для передачи нагрузки от вышерасположенных конструкций через фундамент на грунт. В зависимости от того как приложена нагрузка на колонну различают центрально-сжатые, внецентренно-сжатые и сжато-изгибаемые колонны. Центрально-сжатые колонны работают на продольную силу, приложенную по оси колонны и вызывающую равномерное сжатие ее поперечного сечения. Внецентренно-сжатые колонны и сжато-изгибаемые колонны, кроме осевого сжатия от продольной силы, работают также на изгиб от момента.

Колонны состоят из трех основных частей: стержня, являющегося основным несущим элементом колонны; оголовка, служащего опорой для вышележащих конструкций и закрепления их на колонне; базы, распределяющей сосредоточенную нагрузку от колонны по поверхности фундамента, обеспечивающей прикрепление с помощью анкерных болтов.

Колонны различаются: по типу – постоянного и переменного по высоте сечений; по конструкции сечения стержня – сплошные (сплошностенчатые) и сквозные (решетчатые).

Внецентренно сжатой колонной считается колонна, в расчетном сечении которой действуют продольная сила N и изгибающий момент М. Такие колонны широко применяют в каркасах производственных зданий (с крановыми нагрузками и без них).

В зависимости от конструктивного решения стержня различают три типа внецентренно сжатых колонн производственных зданий.-постоянного по высоте сечения с консолью для подкрановой балки, применяемые при высоте до нижнего пояса фермы не более 12 м, и грузоподъемностью мостовых кранов не более 20 т;-переменного по высоте сечения (ступенчатые) сплошные и сквозные широко применяемые в каркасах промышленных зданий при большей градации грузоподъемности мостовых кранов (более 20 т). -раздельного типа, применяемые в цехах с тяжелым режимом работы при грузоподъемности кранов более 150 т и сравнительно небольшой высоте (до 20 м).

Читайте также: