По типу сечений металлические колонны подразделяются на
Обновлено: 18.04.2024
Литература. 1. В.А. Неелов Промышленные и сельскохозяйственные здания.
- М.: Стройиздат, 1980 (с. 55-60)
2. П.Г. Буга Гражданские, промышленные и сельскохозяйст-
венные здания. – М.: Высшая школа, 1987 (с. 196-198)
1. Вертикальные несущие элементы железобетонного каркаса называют
колоннами. Их изготовляют из бетонов марки 300—600.
I по расположению в здании могут быть:
- средние. Эти колонны (сечение 400X400 мм) имеют уширенный оголовок для опирания конструкций покрытия.
II по восприятию нагрузок:
- основные, воспринимающие нагрузки от стен, кранов и конструкций покрытия;
- фахверковые – служащие только для крепления стен. Фахверковые колонны устанавливают вдоль здания при шаге крайних колонн 12 м и размере панелей стен 6 м, а также в торцах зданий. Фахверковые колонны по площади сечения идентичны крайним основным колоннам, но укорочены на 100мм. На уровне покрытия они надстраиваются надставками и насадками из профилей для крепления парапетных плит.
III по поперечному сечению (рис. 1)
- постоянного сечения. Они предназначены для бескрановых зданий, а также для зданий с подвесными кранами, имеющих высоту этажа до 9,6 м, пролеты до 24 м, шаг 6 м.
- прямоугольные. Они применяются в бескрановых зданиях высотой до 9.6м и в зданиях высотой до 10,8м с мостовыми кранами грузоподъемностью до 20т.
б) с консолями. Эти колонны используют в зданиях высотой этажа до 10,8 м, с пролетами 18 и 24 ч, при шаге 6—12 м, оборудуются мостовыми кранами грузоподъемностью до 20 т. Колонны с консолями состоят из надкрановой и подкрановой ветвей. Сечение надкрановых ветвей может быть квадратное или прямоугольное: 400 х 400 или 500 х 500 мм.
- двухветвевые (рис. 1).
Длину колонн принимают с учетом высоты цеха и глубины их заделки в фундамент, которая может быть:
- для колонн прямоугольного сечения без мостовых кранов — 750 мм,
- для колонн прямоугольного и двутаврового сечения с мостовыми кранами — 850 мм;
- для двухветвевых колонн — 900. 1200 мм.
Рис. 1 Основные типы железобетонных колонн одноэтажных промышленных зданий
а – колонны прямоугольного сечения для зданий без мостовых кранов при шаге 6 м;
б – то же, при шаге 12 м; в – двухветвевые для зданий без мостовых кранов; г - прямоугольного сечения для зданий с мостовыми кранами; д – то же, двухтаврового сечения;
е - двухветвевые для зданий с мостовыми кранами; е - общий вид колонны;
1 - закладочная деталь для крепления несущей конструкции покрытия;
2, 3 - то же, подкрановой балки; 4 - то же, стеновых панелей
Для устройства каркасов многоэтажных зданий используют железобетонные колонны высотой на один, два и три этажа. Сечение колонн 400х400 и 400х600 мм (рис. 3). Соединение ригелей с колоннами может быть консольным и безконсольным. Стыки колонн устраивают на 600-1000 мм выше перекрытия.
Колоны с фундаментами соединяют разными способами. Наиболее распространено жесткое крепление с помощью бетона (рис 2)
Сопряжение ригелей с колоннами может быть консольным и бесконсольным. Стыки колонн устраивают на 600. 1000 мм выше перекрытия.
Рис. 2- Стык железобетонны колон с фундаментами:
а, 6 — посредство заполнени зазор бетоном, в —с помощь выпусков арматуры,
1— бетон, 2 — арматура,
Рис.3 – Типы железобетонных колонн многоэтажных промышленных зданий
2. Стальные колонны одноэтажных зданий могут иметь постоянное по высоте сечение и переменное. Колонны с переменным сечением могут быть с подкрановой частью сплошного и сквозного сечения (рис. 4).
Колонны постоянного сечения используют при применении кранов грузоподъемностью до 20 т и высоте здания до 9,6 м. Если колонны работают на центральное сжатие, то применяют колонны сплошного сечения. В нижней части колонн для сопряжения с фундаментами предусматривают стальные базы (башмаки). Базы к фундаментам крепят анкерными болтами, закладываемыми в фундамент при их изготовлении. Нижнюю опорную часть колонны вместе с базой покрывают слоем бетона.
Рис. 4- Основные типы стальных колонн
а - постоянного сечения; б-г – переменного сечения; д - раздельная
2. Подобрать тип колонны крайнего и среднего ряда для промышленного здания без мостового крана.
Исходные данные:
Высота здания ( от уровня пола до низа несущей конструкции) – 9,6 м
Шаг крайних колонн – 6 м
Шаг средних колонн – 12м
Ход выполнения работы.
Ориентировочно принимаем длину колонны с учетом высоты цеха и глубины их заделки в фундамент. Колонна марки 1К96-1 общей длиной 10500мм. Тогда глубина заделки составит 10500 – 9600 = 900мм
Высота средней колонны подсчитывается исходя из того, что на нее опирается подстропильная балка высотой 600-700мм. Тогда высота средней колонны составит 9000 мм. Принимаем среднюю колонну марки 5К96-1 длиной 9600мм. Тогда глубина заделки составит 9600 - 9000 = 600мм
Контрольные вопросы
1. Перечислите виды колонн по расположению в здании и по восприятию нагрузок.
Проектирование металлических колонн
Металлические колонны промышленных и гражданских зданий
Стальные колонны являются несущими элементами металлического каркаса здания, воспринимающие основные нагрузки на здание или сооружение. Стальная колонна состоит из базы, оголовка и стержня колонны.
2. Оголовок колонны;
3. Сечение колонны.
РАСЧЕТ КОЛОНН
Проектирование колонн начинают с расчетов. Могут работать как центрально-сжатые стержни, а могут как сжато-изгибаемые элементы. Смотрите соответствующие страницы сайта:
Далее разрабатывают схему расположения колонн. Это может быть схема раздела КМ или КМД. Если объект простой, то это может быть схема в разделе АС.
ЧЕРТЕЖИ
Образец оформления схемы расположения колонн смотрим на странице:
Если мы делаем раздел КМ (Конструкции металлические), то можно ограничиться схемой расположения колонн и узлами. Узлы для схемы КМ смотрите на страницах с колоннами (Список ниже). Но если мы делаем КМД (Конструкции металлические деталировочные), то придется еще и отправочный марки разрабатывать. Без чертежей колонн тут не обойдешься, а так как колонны бывают разные, разложим их по категориям:
2. ЧЕРТЕЖИ — Колонны — одноветвевые сквозного сечения.
3. ЧЕРТЕЖИ — Колонны — одноветвевые с консолью для мостовых кранов.
4. ЧЕРТЕЖИ — Колонны — двухветвевые.
Ниже представлена информация для общего развития.
Классификация колонн
Колонны постоянного сечения применяют при отсутствии мостовых кранов большой грузоподъемности и высотой до 9 метров.
Колонны переменного сечения более экономичны, чем колонны постоянного сечения. Используются при наличии мостовых кранов небольшой грузоподъемности (до 50 тн.)
Колонны с ветвями (двухветвевые, трехветвевые и т.д.) используются при наличии кранов большой грузоподъемности (Более 50 тн.)
Характер работы колонн
Центрально — сжатые колонны
Внецентренно — сжатые колонны
Конструкция стальных колонн
Основные конструктивные элементы:
— база (место крепления колонны к фундаменту);
— стержень (средняя часть колонны);
— консоль (участок крепления подкрановой балки);
— оголовок — верхняя часть колонны;
При проектировании колонн могут быть полезными следующие типовые серии:
| № п/п | Номер | Наименование | Примечания |
| 1 | Серия 1.423.3-8 | Стальные колонны одноэтажных производственных зданий без мостовых опорных кранов. | Смотреть |
| 2 | Серия 1.424-2 | Стальные колонны одноэтажных производственных зданий, оборудованных мостовыми кранами. | Смотреть |
| 3 | Серия 1.424-4 | Стальные колонны одноэтажных производственных зданий. | Смотреть |
| 4 | Серия 1.424.3-7 | Стальные колонны одноэтажных производственных зданий, оборудованных мостовыми опорными кранами. | Смотреть |
Металлические колонны одноэтажных зданий проектируют с постоянным или переменным сечением. Колонны переменного сечения имеют сплошное постоянное сечение надкрановой части, а подкрановая часть может быть сплошного или сквозного сечения.
Колонны сквозного сечения проектируют с ветвями, которые соединяются решеткой. Раздельные колонны проектируют из независимо работающих шатровой и подкрановой ветвями. Если колонны работают на центральное сжатие, при этом изгибающие моменты незначительны, то применяют колонны сплошного сечения, которые выполняют из широкополочных прокатных или сварные двутавров. При изготовлении сквозных колонн используют двутавры, швеллеры и уголки.
Рис. 1. Типы стальных колонн: а, б — постоянного сечения; в – переменного сечения; г — раздельного типа; д — сечение сплошных колонн; е — то же сквозных
В зданиях без мостовых кранов, а также здания с мостовыми кранами грузоподъемностью до 20 тн. высотой до 8,4 м применяют стальные унифицированные колонны постоянного сечения из сварных двутавров с высотой стенки 400 и 630 мм (рис.1 а, б). В зданиях высотой 10,8 … 18,0 м, с кранами грузоподъемностью до 50 тн используют унифицированные колонны, которые проектируют из двух частей: подкрановой и надкрановой (рис.1 в). Для зданий, имеющих высоту более 18 м с мостовыми кранами грузоподъемностью 75 тн. и более, стальные колонны проектируют по индивидуальным проектам. Раздельные колонны применяют в зданиях с мостовыми кранами (125 тн. и более).
Колонны крепятся к фундаменту за счет нижней части в которой предусмотрена стальная база колонны (башмак). Базы колонн крепят к фундаментам анкерными болтами, которые предусматривают в фундаментах при их изготовлении.
Колонны
В связи с изменениями производственной программы Саратовского резервуарного завода выпуск данного оборудования завершен.
Актуальный список товаров доступен в разделе "Продукция".
Металлические колонны являются основными элементами металлического каркаса здания и составляют скелет здания, выполняющий основную несущую функцию, воспринимающей основные нагрузки на здание или сооружение. Кроме того, узлы крепления элементов (балки, ригели, распорки, связи), различные примыкания и стыки располагаются также на колоннах. Колонны поддерживают элементы каркаса, кровлю, перекрытия и ограждающие конструкции.
Проектирование и изготовление стальных колонн
Проектирование здания или сооружения начинается с выбора типа фундамента в зависимости именно от типа колонн.
Высокая значимость колонн в металлоконструкции здания заключается в том, что они воспринимают суммарные нагрузки на элементы каркаса (собственный вес строительных конструкций, вес внутренней отделки здания, вес оборудования внутри здания, внешние горизонтальные и вертикальные климатические нагрузки) и равномерно передают их на фундамент. Для обеспечения высокой надежности, устойчивости и жесткости колонны изготавливают с мощными сечениями.
Кроме того, на сегодняшний момент развития строительной отрасли колонны зачастую используются как элемент дизайна внутренней или внешней отделки здания.
Для изготовления металлических колонн Саратовский резервуарный завод использует двутавровые сварные балки, гнутые уголки, горячекатаные двутавровые балки, горячекатаные профильные трубы, круглые трубы, профильные гнутые трубы, гнутые и горячекатаные швеллеры.
На заводах-изготовителях колонны и опоры производятся двумя способами: при помощи сварки или с использованием проката. В первом случае металлические листы сворачиваются в нужной форме на сварочном стане и свариваются автоматической сваркой. Таким способом, в основном, изготавливают прямоугольные или двутавровые колонны. Круглые колонны изготавливают из металлических заготовок методом горячей обкатки: сначала они нагреваются, прошиваются, а затем происходит прокатка заготовок.
Классификация металлических колонн
Металлические колонны можно условно поделить на два типа:
- основные колонны, к которым крепятся несущие элементы металлокаркаса
- фахверковые, или вспомогательные, которые монтируются при необходимости во время возведения здания
Основные колонны имеют большие сечения, по сравнению со вспомогательными, так как на них возлагается главная несущая функция.
Конструкция стальных колонн
Основными конструктивными элементами металлических колонн вне зависимости от их видов являются: оголовок, стержень, база.
База — это место крепления колонны к фундаменту (в основном при помощи анкерных болтов). Основная функция базы — передача и равномерное распределение нагрузки на фундамент.
Стержень — это средняя часть колонны. Если необходимо изготовление колонны большого сечения для возможности противостояния большим нагрузкам, внутри стержня по всей его длине устанавливают поперечные ребра жесткости.
Оголовок — верхняя часть колонны. Он воспринимает все внешние нагрузки (климатические, нагрузки от балок и ферм) и через стержень передают их на базу колонны.
Поперечное сечение металлической колонны
В зависимости от типа поперечного сечения колонны можно разделить на:
- колонны прямоугольного сечения с четырехугольным геометрическим контуром
- колонны круглого сечения (в основном из стальных труб)
- колонны двутавровые с Н-образным сечением (длина и ширина сечений может быть как одинаковая, так и разная)
Сплошные и сквозные металлические колонны
По типу сечения металлические колонны также можно разделить на сплошные и сквозные колонны. В сплошных колоннах между поясами находится сплошная стенка. Обычно сплошностенные колонны изготавливаются из двутавров или сварного профиля толстолистовой стали двутаврового симметричного сечения. В сквозных колоннах пояса соединены планками или решетками. Сквозные колонны состоят из ветвей. Средние колонны изготавливают из широкополочных двутавров или сварных двутавров, а крайние колонны – из стали швеллерного сечения. Решетку, соединяющую колонну, традиционно изготавливают двухплоскостную из одиночных уголков; она должна быть раскосная без стоек. Такие колонны являются наиболее трудоемкими при производстве, но возможность сохранения равноустойчивости является их преимуществом.
Схемы сплошностенных и сквозных типов колонн
Колонны: а, б, в — сплошностенчатые, г, д — сквозные
Колонны постоянного или переменного сечения
По конструктивной форме колонны бывают постоянного или переменного сечения (раздельные) и ступенчатые. В колоннах постоянного сечения габарит сечения является неизменным, а площадь сечения на разной высоте колонны может меняться. Нагрузка в колоннах постоянного сечения передается через консоль и подкрановую балку. Такие колонны используются для строительства многоэтажных зданий высотой до 10 м, зданий без мостовых кранов или с кранами, где подкрановые балки опираются на консоли. В колоннах переменного сечения нагрузка от подкрановой балки передается сразу на стержень колонны. Такие колонны применяются для более высоких зданий и зданий с кранами грузоподъемностью более 20 т. Раздельные колонны состоят из двух соединенных между собой стержней, которые при этом раздельно принимают нагрузки от крана и шатра.
Схемы ступенчатой и раздельной колонн и колонны постоянного сечения
Схемы стальных колонны и решеток
Типы стальных колонн и решеток: а) – колонны постоянного сечения, б) – колонны переменного сечения, в) – раздельные колонны, г) – решетки: 1 – треугольная, 2 – раскосная, 3 – крестовая, 4 – полураскосная
Центрально-сжатые и внецентренно-сжатые металлические колонны
По характеру работы металлические колонны бывают центрально-сжатые и внецентренно-сжатые.
Центрально-сжатые колонны воспринимают нагрузки от ферм перекрытий, рабочих площадок, балок и других элементов металлического каркаса. Далее такие колонны передают нагрузки на расположенные ниже элементы конструкции или на фундамент. Нагрузки проходят строго по центру колонны, что создает центральное сжатие поперечного сечения. Такой тип колонн используется в зданиях и сооружениях с вертикальными связями, воспринимающими горизонтальные нагрузки.
На внецентренно-сжатые колонны действуют одновременно продольные усилия и изгибающий момент. Сечения таких колонн увеличивают по высоте и изготавливают несимметричными из-за разности эффекта от нагрузок: одна сторона колонны «догружается», вторая – «разгружается».
Саратовский резервуарный завод изготавливает металлические колонны, руководствуясь основными требованиями нормативных документов:
Оборудование для изготовления колонн позволяет выпускать элементы металлоконструкций каркаса здания или сооружения любого профиля и размера с выбором сечения колонн.
Как заказать изготовление металлических колонн у Саратовского резервуарного завода?
Для расчета стоимости металлических колонн нашего производства, Вы можете:
Изготовление металлических колонн
В строительстве возможно удачно организовать и передать вертикальную нагрузку с конструкций балок, ферм и перекрытий на фундамент. С учетом высоко технологичного производства и точности изготовления металлических колонн, их надежности, невысоких цен они часто становятся оптимальным вариантом при возведении каркасных зданий, промышленных и гражданских сооружений. По сравнению с железобетонными конструкциями металлический аналог отличается существенно меньшим весом и удобной транспортировкой. Благодаря легкости монтажа колонн из металла, они получили широкое распространение не только в сфере строительства, но и рекламы. Часто такие сборные конструкции применяются при производстве временных сооружений, рекламных конструкций, билбордов и выставочных павильонов.
Большой опыт использования технологии привел к разработке типовых проектов в виде серий для разного типа конструкций. При производстве колонн из металла проектировщики ООО «МК Монтеко» руководствуются полной библиотекой серий 1.423, над которой работали лучшие научные институты СССР. Она состоит из большого перечня чертежей стальных колонн для промышленных зданий без мостовых кранов, промышленных зданий с кран-балками и мостовыми кранами разной грузоподъемности. При необходимости мы всегда готовы помочь вам подобрать нужный по габаритам вариант сплошных или сквозных металлоконструкций с использованием сварных соединений и осуществить монтаж колонн.
Мы возьмемся за изготовление металлических колонн любой сложности, выполним как индивидуальный проект, так и колонны стандартных размеров по выгодным расценкам. Дополнительно мы готовы заняться разработкой проектных решений по документации КМ и КМД, а также предоставляем услуги по монтажу колонн.
Элементы колонны из металла
Конструкция состоит из стержня и опорных устройств – оголовка и базы. На стальной оголовок опирается конструкции здания, нагружающая колонну. При монтаже колонн оголовок принимает внешнюю нагрузку и передает ее стержню, который соответственно передает нагрузку от оголовка к базе, являясь основным конструктивным элементом, а база передает нагрузку от стержня на фундамент.
Оголовок
При проектировании и изготовлении оголовка учитываются тип монтажа перекрытия, характеристики креплений, общая масса опирающихся балок и другие технические параметры. При производстве колонн проект оголовка рассчитывается с учетом сечения металла, толщины и площади башмака, характеристик ребер жесткости и, при наличии, сварных швов. При верхнем присоединении оголовок состоит из опорной плиты и ребер жесткости.
Стержень
Стержень – средняя часть металлической колонны, испытывающий постоянное воздействие на сжатие. После монтажа колонны стержень от оголовка направляет нагрузку базе. Для проектирования стержня при изготовлении металлических колонн учитывается устойчивость опоры. При разработке каркаса здания рассчитывается оптимальная толщина стенок стержня, который может усиливаться дополнительными укрепляющими элементами – «косынками» и ребрами жесткости в местах сопряжения с оголовком и базой. Производство стержней выполняется, в основном, из одиночных широкополочных двутавровых балок и прокатных профилей. Все это позволяет осуществлять быстрый и надежный монтаж колонн специалистами. Изготовление металлических колонн включает производство стержня с равномерной гибкостью ко всем осям.
База (башмак)
База – основание и место закрепления колонны к фундаменту, закрепленная анкерными болтами. Эта часть конструкции направляет тяжесть на фундамент и выполняет функцию закрепления опоры. «Башмак» имеет увеличенную площадь для распределения нагрузки при монтаже колонны. Создание базы учитывает параметры площади, толщину опорной части и материал фундамента. При производстве колонн конструкция базы (башмака) учитывает тип и высоту сечения стержня, способ сопряжения с фундаментом. База может быть без траверс, с общими или раздельными траверсами одностеночными или двухстеночными, и конкретная конструкция базы разрабатывается индивидуально для каждого проекта. Немаловажным фактором является и финальный монтаж колонн.
Применение
Проектирование и изготовление колонн выполняется практически на всех современных объектах строительства. Такие опорные несущие конструкции необходимы при строительстве:
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.
Читайте также: