Стальные колонны из двутавров

Обновлено: 25.04.2024

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.

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 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.

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

Подкрановые балки в промышленных зданиях

Здания промышленного строительства для перемещения внутри них сырья, полуфабрикатов или готовой продукции оборудуют подъемно-транспортными средствами – мостовыми кранами.

Мостовой кран состоит из несущего моста, перекрывающего пролет здания, механизмов передвижения и движущейся вдоль моста тележки с механизмами подъема.

По консолям колонн цеха укладываются специальные конструкции – подкрановые пути для передвижения крана вдоль цеха.

Подкрановые балки изготавливаются стальными и железобетоннми.

Монтаж подкрановых балок чаще всего ведут самостоятельным потоком непосредственно с транспортных средств.

Установку балок в проектное положение производят по осевым рискам на балках и консолях колонн.

Расположение отверстий в верхних поясах балок для крепления крановых рельсов на планках

Стальные подкрановые балки

Стальные подкрановые балкиприменяются при стальных колоннах для кранов любой грузоподъемности, при железобетонных колоннах с шагом > 12м.

По сечению подкрановые балки подразделяют на сплошные и решетчатые.

Стальная сплошная подкрановая балка представляет собой сварной двутавр с развитым верхним поясом или с поясами одинаковой ширины.

Решетчатые подкрановые балки – в виде шпренгельных систем имеют экономическое преимущество.

Целесообразно применять :

- при шаге колонн 12м, Q кр. > 50т - двутавры с поясами одинаковой ширины. В плоскости верхнего пояса они усилены тормозными конструкциями в виде ферм или балок;

По конструкции подкрановые балки бывают :

- разрезные постоянного сечения, стыкуемые на опорах;

- неразрезные, компонуемые из различных сечений, свариваемых между собой заводскими или монтажными стыками в четвертях пролетов.

Высота унифицированных балок на опоре :

- для шага колонн 12м: при грузоподъемности крана Qкр < 20т - 1100мм;

при грузоподъемности крана Qкр = 30т; Qкр = 50т - 1600м.

Для обеспечения устойчивости стенка балки снабжена поперечными ребрами жесткости с интервалом 1,5м.

Ребра обрываются на высоте 60 мм от нижней полки.

Площадь сечения ребер - 90х6 мм при высоте балки до 1,1м., 120х8 мм при высоте > 1,1 м.

Разрезные подкрановые балки опираются на консоли рядовых колонн строганной нижней кромкой рядовых опорных рёбер.

Одно из ребер усилено планкой толщиной 6 мм примерно на 2/3 высоты, в пределах которой расположены соединительные болты.

Конструкция крепления верхнего пояса балок к колоннам гибкая.

В неразрезных балках это крепление жесткое на сварке.

Крепление нижнего пояса к консолям колонн выполняется на болтах, к консолям связевых колонн – на болтах и монтажной сварке.

Стальные разрезные рядовые подкрановые балки для шага колонн 6 м под мостовые краны г.п. до 50т

Концевая балка (устанавливается у торцов температурного отсека)

Крепление стальной подкрановой балки к стальной колонне:

1 - опорное ребро; 2 - крепежная планка; 3 - тормозная балка; 4 - шайбы 60х16; 5 – болт М20; 6 – упорная планка толщиной 16мм

Крепление стальной подкрановой балки высотой 800 мм к железобетонной колонне:

1 - стальная опорная фасонка толщина 10мм; 2 – крепежная гибкая планка 80х60; 3 - упорный уголок (подставка, компенсирующая разность высоты унифицированных стальных и железобетонных балок); 4 – подливка цементным раствором марки 200; 5 – болт М20; 6 – [ №22; 7 – крепление ∟125х80х7

Крепление стальной подкрановой балки высотой 1100 мм к железобетонной колонне:

1 - стальная опорная фасонка толщина 10мм; 2 – крановый рельс; 3 - упорный уголок (подставка, компенсирующая разность высоты унифицированных стальных и железобетонных балок); 4 – подливка цементным раствором марки 200; 5 – упорная планка 80х16; 6 – Болт М20; 7 - ∟75х50х5; 8 – подкрановая балка; 9 – шайбы 60х14

Железобетонные подкрановые балки

Железобетонные подкрановые балкиприменяют при железобетонных колоннах с шагом 6 и 12м для кранов грузоподъемностью 20 - 32т включительно.

Балки могут иметь тавровое или двутавровое сечение (первые предусматривают при шаге колонн 6м; вторые – при шаге 12м).

Железобетонные подкрановые балки при шаге колонн 6 м:

1 – опорный стальной лист 160х12х500 мм

Железобетонные подкрановые балки при шаге колонн 12 м

Крепление кранового рельса к балке:

1 – стальная лапка; 2 – болт; 3, 4 – упругие прокладки толщиной 8мм;

Развитая по ширине полка балки служит для усиления сжатой зоны.

Она воспринимает поперечные горизонтальные крановые нагрузки, а также упрощает крепление крановых рельсов.

Балки имеют утолщенную на опорах вертикальную стенку.

Высота балок – 800, 1000, 1400 мм; ширина полок 550, 600, 650 мм.

Балки подразделяются по месторасположению в здании :

- торцовые (у торцовых стен);

- температурные (у деформационных швов).

Они отличаются наличием и расположением закладных элементов.

Крепление подкрановой балки к консоли колонны производится на анкерных болтах, пропущенных сквозь опорный лист, предварительно приваренный к нижней закладной пластине.

Для предотвращения возможного тарана краном торцовой стены на торцовых балках устанавливаются стальные концевые упоры, страхующие здание в случае отказа автоматических тормозных устройств.

Крепление железобетонных подкрановых балок к железобетонным колоннам:

1 – Опорный стальной лист 160х12х500 мм (опора подкрановой балки); 2 – анкерный болт; 3 – Стальная пластинка 100х12мм (упор подкрановой балки); 4, 5 – закладные элементы колонны

Новый сервис - Строительные калькуляторы online

Читайте также: