Стальные колонны и их базы
Обновлено: 07.05.2024
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.
Базы стальных колонн
В нижней части стальных колонн предусматривают стальные базы (башмаки) для увеличения площади опирания колонны и сопряжения ее с фундаментом. Конструкция базы определяется типом колонн (сплошные, сквозные или раздельные), величиной и характером нагрузки (центрально нагруженная, внецентренно нагруженная), а также способом опирания колонн (шарнирное, жесткое).
Базы центрально сжатых колонн рекомендуется устраивать из одной плиты или из плиты, усиленной ребрами жесткости (рис.4).
\
Рис. 4. База центрально
Для увеличения ширины стержня колонны и усиления плиты базы устанавливают поперечные траверсы из листов (рис.5). Траверсы воспринимают нагрузку от стержня колонны и передают ее на опорную плиту.
Базы внецентренно сжатых колонн при небольших изгибающих моментах делают такими же, как и базы центрально сжатых колонн.
При малых расстояниях между ветвями и необходимости увеличения плеча анкерных болтов в сквозных колоннах допускается применять общую базу на обе ветви. В большинстве случаев для внецентренно сжатых сквозных колонн устраивают раздельные базы (под каждую ветвь отдельную базу по типу баз центрально сжатых колонн, рис.6б).
Рис. 5. База центрально сжатой колонны с траверсами сжатой колонны траверсами с траверсами
Рис.6. Базы стальных колонн:
а – под центрально сжатую колонну сплошного
б - под внецентренно сжатую двухветвевую колонну
Стальные колонны опирают на железобетонные фундаменты через слой цементно-песчаной стяжки. Базы колонн крепят к фундаментам анкерными болтами, закладываемыми в фундаменты при их изготовлении.
Для защиты от коррозии подпольную часть колонн вместе с базой покрывают слоем бетона. Стены, как и в железобетонном каркасе, опирают на фундаментные балки, уложенные на уступы фундаментов.
Стальные стойки фахверка
Фахверк располагают в плоскости продольных и торцовых стен для восприятия массы стен, ветровых нагрузок и передачи их на основной каркас здания. Устраивают фахверк при шаге колонн 12 м и длине панелей равной 6 м; при высоте пролетов свыше 30 м и в кирпичных зданиях с кранами тяжелого режима работы.
Фахверк состоит из стоек (колонн) и ригелей. Их количество и местоположение определяются шагом колонн, высотой здания, конструкцией стен, характером и величиной нагрузок. Изготавливают их из прокатных и составных профилей.
Унифицированные стальные стойки применяются в торцовых и продольных фахверках одноэтажных промышленных зданий высотой до 18 м как с мостовыми кранами, так и без них.
Стойки устанавливают с шагом 6 м. По конструктивному решению колонны фахверка делят на три типа: постоянного сечения по высоте, составные (основной ствол и шарнирно соединенный с ним оголовок) и ступенчатые (с изменением поперечного сечения в уровне низа конструкции покрытия). Поперечное сечение колонн может быть двутавровым или коробчатым, выполненным из прямоугольных труб или из горячекатаных или холодногнутых швеллеров.
К конструкциям каркаса бескрановых зданий стойки фахверка крепятся в уровне покрытия, а в зданиях с мостовыми кранами еще и к тормозным конструкциям подкрановых балок и переходным площадкам.
К покрытию и связям фахверковые колонны крепят с помощью листовых шарниров (изогнутых стальных пластин). Такое крепление обеспечивает передачу ветровых воздействий на основной каркас и исключает вертикальное воздействие покрытия на стойки фахверка.
На рисунке 7 приводятся узлы крепления фахверковых стоек к стальным фермам покрытия.
53. Стальные колонны и их базы.
Колонны постоянного сечения применяют в зданиях с кранами небольшой грузоподъемности и высотой до 9,6м, в остальных случаях предусматривают ступенчатые колонны.
Колонны сплошного сечения целесообразно применять при центральном их сжатии или при малых эксцентриситетах продольной силы. Чаще применяют колонны сквозного сечения, требующие меньшего расхода металла.
Раздельные колонны целесообразны в зданиях с тяжелыми мостовыми кранами, при двухярусном расположении кранов. Они позволяют усиливать подкрановую ветвь, не нарушая конструкции покрытия.
Применяемые для соединения ветвей решетки могут быть треугольные, раскосые, крестовые и полураскосые. Могут быть внутренними или внешними. Внутренние уменьшают габариты колонн, но сложны в изготовлении.
54. Конструктивные элементы полов промышленных зданий.
В одноэтажных зданиях полы устраивают прямо на грунте, в многоэтажных - на перекрытиях.
покрытие - вехний элемент пола
подстилающий слой - распределяет нагрузки по основанию
прослойка - связывает покрытие с нижележащим элементом
стяжка - жесткая или плотная корка, также для выравнивания или создания уклона
гидроизоляция - препятствует проникновению сточных вод, жидкостей
теплоизоляция - элемент пола на грунте, уменьшение теплопроводности
сплошные (бетонные, пластмассовые, цементные и т.п.)
из штучных материалов (плиты, брусчатка, доски, рулоннные материалы)
Подстилающие слои могут быть: песчаные, шлаковые, щебеночные, глинобитные.
Прослойки - цементно-песчаный раствор, жидкое стекло, битумная мастика.
Стяжки - цементно-песчаный раствор. Бетон, ксилолит.
Гидроизоляция - оклеечная изоляция (изол, толь), наливная (пропитанный битумом или дегтем щебень), асфальтовая.
Звуко- теплоизоляция - стекловолокно, легкий бетон, сыпучие материалы
Грунты основания - Слабые укрепляют трамбованием. Торф и растительные грунты заменяют более плотными, исключающими деформации.
56. Полы со сплошным покрытием
Сплошные полы по роду материалов бывают грунтовыми (земляными, глинобитными и глинобетонными), гравийными, щебеночными, бетонными, цементными, асфальтовыми и ксилолитовыми.
Грунтовые полы устраивают в подвальных помещениях и в промышленных зданиях. Земляной пол выполняют из грунта с добавкой щебня, гравия или шлака, уплотняя пол катками. Глинобитные полы устраивают из мятой глины с добавкой песка, а глинобетонные — с добавкой щебня или гравия. Такие полы устраивают в складских помещениях и в цехах, где пол подвергается ударам или воздействию высокой температуры.
Гравийные и щебеночные полы выполняют из гравия и щебня в два-три слоя с уплотнением катками. Для нижних слоев употребляют гравий и щебень крупностью 60—75 мм, а для верхнего слоя — 20—30 мм. После укатки полы проливают горячим битумом, что предотвращает их пыление. Гравийные и щебеночные полы холодны и водоустойчивы, беспыльны, их применяют в складах и в проездах для транспортных средств на резиновом ходу. Бетонные полы делают из бетона марки 200 с крупностью гравия или щебня 10—15 мм, поверхность пола затирают. Полы могут выполняться как монолитными, так и из отдельных плит размером 30Х30Х ХЗ см, укладываемых по бетонному подстилающему слою. Цементные полы толщиной 20—25 мм устраивают из цементного раствора 1 :2—1 :3 (цемент марок 300— 400). Поверхность полов затирают стальными терками. Бетонные полы на истирание прочнее цементных. Бетонные и цементные полы холодны, нестойки к кислотам и едким щелочам. Для повышения прочности и водонепроницаемости в бетон или раствор добавляют мелкую стальную или чугунную стружку или обрабатывают поверхность пола водным раствором кремнефтористого магния или алюминия. Подстилающий слой под полы делают толщиной 80—200 мм из бетона с учетом нагрузок и прочности основания. Такие полы применяют в помещениях, подвергающихся постоянному увлажнению, а также в помещениях, где производятся минеральные масла, и в проездах для транспортных средств на резиновом ходу. Асфальтовые полы устраивают из асфальтовой мастики, битума и песка по щебеночному или бетонному подстилающему слою. Толщина асфальтового пола 2—3 см (в один или два слоя). Полы водоустойчивы, эластичны, обладают необходимым теплоусвоением, их легко ремонтировать. При больших нагрузках применяют асфальтобетонные полы — асфальтовую смесь с добавками гравия или щебня. Недостатки асфальтовых полов — размягчение при повышенных температурах, образование вмятин при длительном действии больших нагрузок, неустойчивость при воздействии бензина и минеральных масел. Асфальтовые и асфальтобетонные полы широко применяют в гражданских и промышленных зданиях.
Стальной каркас одноэтажных промышленных зданий
Колонны постоянного сечения для зданий, необорудованных мостовыми кранами выполняются из прокатных или сварных двутавроав. Их параметры. Стальная база колонны, её элементы и их сопряжения.
Колонны для зданий, оборудованных мостовыми кранами могут быть одноветвевые и сквозные. Консоли колонн представляют собой комбинацию стальных пластин или выполняется из прокатных или сварных двутавров. Ветви в сквозных колоннах соединяются двухплоскостной решеткой из уголков.
Рис.7.1 Стальные колонны одноэтажного промышленого здания.
Рис.7.2 Базы стальных колонн одноэтажного промышленого здания.
Стальные подкрановые балки выполняются из прокатных или сварных из двутавров.
Рис.7.3 Стальные подкрановые балки.
Жесткость балки обеспечивается ребрами жесткости, расположенными на расстоянии 1000 мм (для балок пролетом 12 м) и 1500 мм (для балок пролетом 6000 м). Ребра жесткости не доводятся до нижней полки на 60 мм для того чтобы нижняя растянутая полка не была разрезана сварными швами и не потеряла свою несущую способность. По торцам балок имеются опорные стальные пластины с отверстиями для болтовых соединений торцов балок на консоли колонны.
Пространственная жесткость и устойчивость стального каркаса обеспечивается вертикальными и горизонтальными связями о которых было упомянутых выше.
Вертикальные связи по стальным колоннам.
Этажерки
Применяются, когда для некоторых производств технологическое оборудование частично или полностью может располагаться вне здания, т.е. на открытых площадках.
Они могут располагаться и внутри здания павильонного типа при наличии вертикального локального технологического процесса.
По расположению – внутренние и наружные;
По этажности – низкие до 4-5 этажей, и высокие более 5 этажей;
По способу возведения – стационарные и сборно-разборные;
По материалу каркаса – сборные железобетонные, монолитные железобетонные, стальные.
Объемно-планировочные параметры этажерок: сетка колонн 6×6 м; 6×4,5 м; 6×9 м; 4,5×9 и др. высота этажа первого 4,8 – 7,2 м, остальных 4,8 м.
Элементы каркаса: колонны, ригели перекрытий, настилы перекрытий, вертикальные связи. Колонны выполняются из прокатных или сварных двутавров, ригели – прокатные двутавры или швеллеры, перекрытия – сборные желзобетонные плиты или стальные листы. Сборно-разборные этажерки выполняют с соединением элементов на болтах. Стальные этажерки могут быть по этажности низкие до 4-5 этажей и высокие более 5 этажей (могут быть высотой до 100 м).
Железобетонные этажерки выполняют, если применение ж/б каркаса дает снижение стоимости строительства. Недостатки ж/б этажерок – увеличение массы конструкций, сложность сопряжения узлов и крепления технологического оборудования к этажерке. Максимальная высота ж/б этажерки 18 м.
Достоинства применения внутренних этажерок:
1. Снижение себестоимости строительства за счет отсутствия наружных ограждающих конструкций;
2. Максимальная унификация конструктивных элементов;
3. Увеличение производственной площади, занятой технологическим оборудованием;
4. Универсальность и максимальная приспособляемость к технологическим процессам.
Достоинства применения наружных открытых этажерок:
1. Снижение стоимости на 10-15 %;
2. Сокращение сроков строительства;
3. Сокращение сроков монтажа оборудования;
4. Создание условий для рационального расположения оборудования на сложном рельефе местности;
5. Снижение эксплуатационных расходов;
6. Снижение пожаро-взрывоопасности;
7. Облегчение конструкции;
8. Легкий доступ к очагам пожара.
Недостатки: необходимость защиты от коррозии, утепление технологического оборудования в зимнее время.
Читайте также: