(495) 766-86-01603-971-803
Мы работаем по выходным - тел. 8-926-197-21-13
 

Стыки металлических колонн из труб


Стыки балок и колонн

СТЫКИ БАЛОК И КОЛОНН

      Большинство зданий из металлоконструкций промышленного и коммерческого назначения представляют собой рамные конструкции состоящие из колонн, балок перекрытия, ферм или ригелей. Как правило, такие здания нередко обладают большими пролетами и высотой, что заставляет производителей и строителей широко использовать стыковые узлы в различных элементах стальных строительных конструкций.

Монтажный стык на накладках при помощи болтового соединения

Подготовка стыка к сварке. Разделка кромок и установка на направляющих планках.

Стык после сварки, шов зачищен, направляющие пластины срезаны

     Применение заводских стыков в первую очередь обусловлено экономическими причинами и размером металлопроката. Из опыта производства металлоконструкций последних лет, в строительстве промышленных зданий в 80% случаев используется нормальная, колонная или широкополочная балка по СТО АСЧМ 20-93, ГОСТ26020-83,и порядка 20% приходится на сварную балку переменного сечения. Стандартная длина двутавровых балок 12,0м, листового проката 6,0м, в целях сокращения издержек на раскрой материалов, приходится производить заготовку отправочных элементов по нарастающей. Например, при длине колонн 10800мм, из одной прокатной балки 12000мм у нас получается заготовка для целой колонны 10800мм и остаток 1200мм, следующую колонну мы получаем наращивая новую прокатную балку получившимся остатком (1200+12000=13200) и снова отрезаем 10800, после чего с полученным остатком 2400мм поступаем так же как описано выше и так далее. С листовой составной балкой поступаем аналогичным образом непосредственно при раскрое листа, но на самих балках стык делается не в одной плоскости, а разносится, стенка варится в одном месте, полки стыкуются под углом 60 и варятся выше и ниже стыка стенки. Конечно же, в обоих случаях приходится учитывать и место стыка, не допуская его попадание в зону максимальных нагрузок и места сопряжения других элементов конструкции. Заводской стык на колоннах и балках выполняется по условиям расчета согласно СНиП II-23-81*, наиболее часто в заводских реалиях находит применение сварной стыковой шов в с полным проваром и разделкой кромок поясов и стенок сопрягаемых деталей. В случаях, когда нужно обеспечить надежность стыка и основного металла в зонах действия значительных моментов и поперечных сил, стык усиливают накладками, установленными на полки и стенки балки. Для оптимизации процесса проектирования КМ или разработки КМД при производстве металлоконструкций можно так же применять типовую серию 2.400-10 «Нормали заводских стыков профилей в строительных стальных конструкциях», где уже произведен расчет равнопрочности стыка с основным металлом и  даны конструктивные решения стыков соединяемых элементов из швеллеров, уголков и двутавров.

        Монтажные стыки выполняются из-за ограниченных возможностей транспортирования крупногабаритных металлоконструкций автомобильным и железнодорожным транспортом, при их длине более 15 метров с точки зрения удобства и экономии целесообразнее расчленить конструкцию на более мелкие элементы для доставки потребителю. Объединение отправочных элементов в одно целое производится непосредственно на строительной площадке силами монтажной организации. Монтажные стыки балок и колонн выполняются сварными или болтовыми, по сравнению с заводскими они более трудоемкие и затратные из-за необходимости применения дополнительных элементов для усиления и позиционирования деталей в узлах сопряжений. Самый лучший вариант конечно сварной, встык с полным проваром при условии раздела кромок и физическом методе контроля, однако на монтаже не всегда условия сварки и контроля качества швов соответствуют расчетным, поэтому, как правило, монтажные соединения изначально делаются на накладках усиливающих прочность стыка. Болтовые монтажные соединения так же выполняются на накладках предпочтительно с использованием высокопрочных болтов, такие соединения металлоемки, требуют значительных трудозатрат при производстве, к тому же отверстия ослабляют сечения элементов, однако с точки зрения монтажа их легче собрать и они не требуют высокоспециализированного персонала для выполнения качественного стыка. Довольно эффективны фланцевые соединения, но мало распространены в силу своей повышенной деформативности. Согласно СП 16.13330.2011 – «стыковку колонн на монтаже необходимо производить фрезерованными торцами сваренными встык, либо на накладках со сварными или болтовыми соединениями, в том числе на высокопрочных болтах, так же допускается использование фланцевых соединений воспринимающих растягивающее усилие болтами, а сжимающее через прижим поверхностей фланцев».

Метки: металлоконструкции, стыки балок

prommetkon.ru

Методические указания «Выбор типа и расчет монтажных стыков колонн стальных конструкций паровых стационарных котлов»

Строительство и архитектура Методы Документы Методички

РД 24.031.16-88

Группа Е21

РУКОВОДЯЩИЙ ДОКУМЕНТ ПО СТАНДАРТИЗАЦИИ

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

ВЫБОР ТИПА И РАСЧЕТ МОНТАЖНЫХ СТЫКОВ КОЛОНН СТАЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ ПАРОВЫХ СТАЦИОНАРНЫХ КОТЛОВ

ОКСТУ 3103

Дата введения

ИНФОРМАЦИОННЫЕ ДАННЫЕ

1. УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Указанием Министерства тяжелого, энергетического и транспортного машиностроения СССР от 27.12.88 № ВА-002-1/14209

2. ИСПОЛНИТЕЛИ (руководитель темы); ; ; ;

3. ВЗАМЕН ОСТ 108.250.19-81

4. ССЫЛОЧНЫЕ НОРМАТИВНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ДОКУМЕНТЫ

Обозначение документа, на который дана ссылка

Номер пункта, подпункта, перечисления, приложения

ГОСТ 5264-80

1.4

РД 24.030.142-88

1.1

РД 24.031.17-88

2.3

РД 24.031.19-88

1.1

РД 24.031.21-88

1.1

РТМ 108.031.09-83

2.2

СНиП II-23-81

2.2

Настоящие методические указания распространяются на монтажные стыки колонн стальных конструкций паровых стационарных котлов и устанавливают требования к выбору типов и методы их расчета.

Методические указания рекомендуются для применения предприятиями Минтяжмаша СССР, занимающимися проектированием и изготовлением стальных конструкций паровых стационарных котлов.

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. Типы монтажных стыков колонн разработаны с учетом прокатных и составных профилей, предусмотренных РД 24.030.142-88, РД 24.031.19-88 и РД 24.031.21-88.

1.2. Типы монтажных стыковых соединений приведены на черт.1-6.

Стыковые соединения подразделяются на следующие типы:

с фрезерованными торцами на стяжных болтах с накладками (см. черт.1-2) - для восприятия преимущественно сжимающих усилий и изгибающего момента;

с зазором на равнопрочных накладках (см. черт.3 и 4) - для восприятия всех действующих усилий;

с фрезерованными торцами, передающими усилие через промежуточную плиту (см. черт.5 и 6) - для восприятия преимущественно сжимающих усилий.

Фрезерование торцов колонн позволяет передать сжимающие напряжения через плотный контакт и обеспечивает высокую точность изготовления колонны по длине и перпендикулярность торцов к ее оси.

* Зона без швов

Черт.1

* Зона без швов

Черт.2

* Зона без швов

Черт.3

* Зона без швов

Черт.4

Черт.5

Черт.6

1.3. Допускается применение других типов стыковых соединений в случае конструктивной необходимости или экономической целесообразности.

1.4. Швы сварных соединений необходимо выполнять по ГОСТ 5264-80.

2. МЕТОДИКА РАСЧЕТА ЭЛЕМЕНТОВ МОНТАЖНЫХ СОЕДИНЕНИЙ

2.1. В соединениях элементов с фрезерованными торцами сжимающую силу следует считать полностью передающейся через торцы.

В стыках внецентренно сжатых и сжато-изгибаемых элементов сварные швы следует рассчитывать на максимальное растягивающее усилие от действия момента и продольной силы при наиболее неблагоприятном их сочетании, а также на сдвигающее усилие от действия поперечной силы.

2.2. В соединениях с фрезерованными торцами (см. черт.1 и 2) ширина tн и толщина bн накладок по полкам выбираются согласно расчетным напряжениям. Длина накладки определяется длиной сварного шва и ее конструктивным исполнением.

Расчет сварных швов, крепящих накладки к колонне, выполняется в соответствии с требованиями СНиП II-23-81.

Расчет на прочность накладок (черт.7) следует выполнять по формуле

,

где Mx - изгибающий момент, действующий в сечении;

Wx - момент сопротивления сечения относительно оси x - x;

Ry - расчетное сопротивление стали растяжению, сжатию, изгибу по пределу текучести;

gc - коэффициент условий работы, определяемый по РТМ 108.031.09-83.

Черт.7

Величина Wx определяется по формуле

,

где a - расстояние до центра тяжести накладки;

a1 - расстояние до крайней точки накладки.

2.3. В соединениях с зазором (см. черт.3 и 4) сечения накладок выбираются равнопрочными сечению колонн. В этом случае напряжения в накладках и в сечениях колонн будут одинаковыми.

Расчетные формулы приведены в РД 24.031.17-88.

2.4. В соединениях с фрезерованными торцами, передающими усилие через промежуточную плиту (черт.5 и 6), сварные швы должны быть проверены на момент М, действующий в стыке (черт.8), по формуле

,

где Ww - момент сопротивления сварных швов;

Rwf - расчетное сопротивление угловых швов срезу.

Черт.8

Момент сопротивления сварных швов относительно указанной на черт.8 оси определяется по формуле

,

где Kf - катет шва;

lw1, lw2 - расчетная длина сварного шва;

H - высота профиля колонны;

t- толщина полки профиля колонны.

Подпишитесь на рассылку:

Поиск

Вики

Архив

Строительство

Наука

Бизнес

Право

Промышленность

Стройматериалы

Архитектура

Оборудование

Металлургия

pandia.ru

Соединительные болтовые и сварные узлы металлоконструкций

Узел шарнирного присоединения стропильной фермы к колонне

Жесткое сопряжение фермы с колонной

База сквозной колонны

Монтажные стыки металлических и стальных колонн

Рамный узел крепления балок к колонне коробчатого сечения со вставкой

Рамный узел крепления балок к колонне коробчатого сечения со вставкой

Монтажные стыки балок на сварке и высокопрочных болтах

Монтажный стык сварной балки

Монтажный стык балок на высокопрочных болтах

Монтажные стыки ферм из парных горячекатаных уголков

Узлы и стыки поясов ферм из гнутосварных профилей

Узлы ферм с поясами из широкополочных двутавров

Узлы ферм с поясами из широкополочных двутавров

  • опорный узел (способ 1);
  • опорный узел (способ 2);
  • узел примыкания элементов решетки и нижнего пояса (способ 1);
  • узел примыкания элементов решетки и поясов (способ 2);
  • стык верхнего пояса стропильной металлической фермы;
  • стык нижнего пояса стропильной металлической фермы.

Стык пояса стальной фермы на болтах

Стык пояса стальной фермы на болтах

Получить консультацию по технологическим вопросам, узнать сроки изготовления и стоимость производства за тонну сварных и сборных каркасных конструкций из металлопроката для быстровозводимых зданий и сооружений вы можете по телефону:

eris.by

Стык колонн. Примыкание балок

Статья добавлена в Ноябре 2015 года

            0

Для упрощения процесса монтажа колонны должны доставляться на строительную площадку возможно большей длины. Место, в котором отдельные участки колонн соединяются друг с другом, называется монтажным стыком, а отправляемые с завода участки называются отправочными марками. Длины отправочных марок ограничены транспортными возможностями и не превышают в общем случае 20—22 м. Отрезки колонн, определяемые длиной прокатных элементов, имеют в большинстве случаев длину до 15 м; при больших длинах металлургические заводы начисляют наценку. Размеры отправочных марок очень мощных колонн часто ограничиваются грузоподъемностью используемых транспортных и монтажных механизмов. Часто возникает необходимость устройства стыков в процессе изготовления колонн на заводе, например из-за изменения поперечного сечения или по другим причинам. В месте стыка отрезки колонны должны иметь плоские резы, строго перпендикулярные к оси стержня. При незначительных усилиях эти резы делают пилой. При больших усилиях торцы колонн должны быть фрезерованы. По действующим нормам часть усилия в месте стыка может быть передана непосредственно через торцы. Остаток усилия передается с помощью сварки или болтов. При наличии изгибающих моментов растягивающие напряжения должны полностью восприниматься соединениями.  Рисунки 1-2. > 1 и 2. Наипростейший сварной стык — стыковыми швами (рис.1), который может быть применен и при стыковании однотипных профилей разной площади сечения (рис. 2). Если такой стык выполняется на монтаже, то для временной фиксации положения до начала сварки необходима установка вспомогательных клиньев, подкладок и т. п.  Рисунок 3. > 3. Соединение встык на болтах. Усилия передаются через накладки, крепящиеся болтами. При изменении поперечного сечения требуется установка прокладок (заштрихованная часть). Этот стык хотя и не требует выполнения сварки на монтаже, но из-за увеличения габарита колонны в месте стыка не всегда приемлем.  Рисунок 4. > 4. В колоннах наиболее часто применяют стык с торцовыми пластинами. Пластины, приваренные к торцам обеих колонн, должны плотно прилегать друг к другу. Так как торцовые пластины при сварке коробятся, то иногда требуется повторная строжка их поверхностей после сварки. Этот тип стыка также используют при выполнении заводских стыков, если поперечные сечения стыкуемых частей колонны значительно отличаются друг от друга. В этом случае пластины свариваются друг с другом.  Рисунок 5. > 5. Часто бывает необходимо пропустить в стыке колонн прогон. Колонны имеют приваренные торцовые пластины по типу стыка 4. Прогон укрепляется ребрами жесткости, через которые усилия с верхнего участка колонны передаются на нижний участок. Ребра жесткости должны плотно прилегать вверху и внизу и вследствие наличия допусков в прокатных профилях обязательно пригоняются. При сварных профилях такая подгонка не требуется. В месте примыкания реакции балок передаются на колонны. Конструкция примыкания балок должна:
  • обеспечивать передачу усилий; во время монтажа допускать некоторую подвижку;
  • быть выполнима простыми средствами, по возможности без лесов и подмостей.
От конструкции крепления балок зависит трудоемкость их изготовления и монтажа, а следовательно, экономичность конструкции в целом.  Примыкание балок. Рисунки 1-4. > 1. Примыкание, обеспечивающее передачу только поперечных сил. Поперечные силы, передающиеся с балок, вызывают в колоннах только продольные силы. Примыкание можно рассматривать как шарнирное, если оно выполнено на болтах, так как болтовые соединения несколько податливы. 2. Примыкание неразрезных балок, передающих на колонны только вертикальные усилия и не передающие изгибающие моменты. Это достигается тем, что колонна имеет под балкой и над балкой шарниры 3. Очень часто колонны так гибки по сравнению с балками, что и при жестком примыкании балок к колоннам можно с достаточной точностью считать, что колонны не воспринимают изгибающего момента от балок. 4. В рамах поперечные силы и изгибающие моменты передаются с балок на колонны. Крепления балок в этом случае рассчитываются на оба усилия. Источник: «Атлас стальных конструкций. Многоэтажные здания», 1977

Понравилась ли вам эта публикация?

www.arhplan.ru

Узлы металлических колонн

Nov 23, 2017  |  Written by admin  |  0

Колонна далеко не новшество в современном строительстве. Она, как архитектурно-строительное решение, применяется еще с глубокой древности. Достаточно внимательно изучить античные и египетские фрески и храмы. Функция ее осталась прежней, изменился ее состав.

Как правило, при планировке здания обязательно учитывается опорно-несущий элемент, на который будет рассчитано все строительное сооружение.  Таких элементов в традиционной архитектуре два:

  • Фундамент — цементный контур, сформированный как основание на земле, и определяющий площадь будущего здания.
  • Металлический каркас — это уже готовый скелет, который надежно держит на себе бетонные плиты, перегородочные конструкции и крышу. Каркас определяет не только площадь, но и высоту сооружения.

Металлическая колонна – это элемент каркаса из очень крепкой и толстой стали. В строительстве используется ряд разновидностей, рассчитанные на определенные нагрузки тяжести и способы крепления. 

Виды

Постоянное сечение встеречается при строительстве складских помещений, хранилищах и зданий в один этаж, но может встречаться и в сооружениях с большим количеством этажей. Основная задача данного типа заключается в регулировке высоты и подъема груза с максимально допустимым весом до двадцати тонн. Этот тип может иметь различную контролируемую высоту при отсутствии возможности изменять поперечное сечение.

Ступенчатое сечение состоит из двух, так называемых, ступеней: основная несущая часть предполагает нагрузку строящегося здания, вторая часть состоит из решетки и предназначается для подъема груза. Следует учесть, что вторые колонны более прочные и устойчивые, чем первые, так как созданы для больших нагрузок более двадцати тонн и высоты более десяти метров. Минус в том, что на ее производство уходит очень большое количество стали.

Разделяющая, или раздельная колонна встречается крайне редко, когда строительной бригаде необходимо подстраиваться под сложившиеся ситуации, например:

  • если необходимо поднять огромный груз, но на большой высоте он может перевесить или сломать грузоподъемный механизм.
  • если необходимо использования нескольких ступеней подъемных кранов, которые могут мешать друг другу. 
  • если возникла потребность увеличить количество этажей и вместе с ними лестничных переходов.

Перечисленные типы существенно облегчают работу при правильных расчетах и распределении.

Первые две группы считаются традиционными, так как уже достаточно проверены на прочность и надежность.

  • С центральным сжатием – они обычно носят название «горячекатаные двутаврические колонны» (бывает, что применяют трубу круглую) используются при строительстве здания в один или несколько этажей. Знания пригодны для социального обслуживания и и для производственных целей.
  • С внецентренным сжатием чаще всего используются в конструкции каких-либо промышленный зданий, так как сила изгиба сечения позволяет уменьшить нагрузку на конструкцию при минимальном нагромождении дополнительных элементов (к ним относятся некоторые колонны-трубы и прямоугольные вид).
  • Заказчик, конечно, может использовать и нестандартные формы, но увидеть их можно крайне редко.

Однако, независимо от вида и типа, все они имеют общую конструкцию:

  • база – это элемент, находящийся у основания, который крепится к цементу специальными для этого болтами;
  • стержень – его функция заключается в передаче тяжести на низшие слои конструкции или собственно на сам фундамент;
  • оголовок находится над стержнем, на него опираются фермы и балки, нагрузка, благодаря оголовку, равномерно распределяется по всей колонне.

При строительстве используются металлические колонны, как основа, и металло-бетонные элементы.

Некоторые характеристики

Строительные компании по достоинству оценили конструкции, потому как при их правильном расчете есть возможность разгрузить будущее здание от лишних строительных элементов, сильно увеличивающих нагрузку на нижележащие конструкции.

  • Во-первых, хорошо установленная база и рассчитанные узлы от центра сечения, позволяют равномерно распределить вес всей конструкции, от чего зависит балансировка и устойчивость каркаса.
  • Во-вторых, конечно, заказчик может выбрать любой размер оголовка, но не более 100 миллиметров, так как большая часть тяжелой нагрузки приходится именно на него.
  • В-третьих, каждая колонна имеет торцевые бедра жесткости, которые в значительной части снимают вес со стрежня и берут его на себя.

Металлический каркас можно собрать несколькими способами:

  • Он может быть заводским, то есть его собирают непосредственно на заводе и доставляют на место стройки. Но такой сбор и перевоз окажется очень трудоемким.
  • Тогда в альтернативу заводскому сбору возможно применение сварки в ходе строительства.
  • Сборка металлического каркаса при помощи пластин.

Под узлами понимаются элементы крепления колонн с балками и фермами. Для надежного крепления стыков элементов, как правило, используются пластины со специальными болтами, которые вставляются между скрепляемыми частями. 

Где применяются узлы? 

  • крепление базы к фундаментному основанию;
  • крепление стрежня с оголовком;
  • соединение колонны и поперечной балки;
  • соединение фермы (в основном требуется при монтаже покрытия крыши здания) и оголовка;
  • соединение и крепление других несущих элементов.

Производители стальных колонн опираются на разработанные ГОСТ – программы. В зависимости от них может и меняться прочность и функция металлической колонны. При планировке архитектурного здания необходимо их учитывать, а также обязательно указывать в каких именно целях будет эксплуатироваться сооружение. В противном случае есть вероятность создать факторы появления аварийного здания. 

Стоимость металлических колонн колеблется от 63 тысяч за тонну

bvzd.ru

Несущая способность колонн из профилей и труб

Статья добавлена в Ноябре 2015 года

            0

 Номограмма колонн из прокатных профилей > Эта номограмма позволяет при заданной нагрузке приближенно определить размеры сечения колонны из прокатного профиля наиболее экономичного поперечного сечения. Номограмма построена для наиболее часто встречающейся на практике расчетной длины колонны (равной высоте этажа h=3,5 м). Номограмма применима также и для других незначительно отличающихся по расчетной длине колонн. При h=3 м несущая способность повышается на с % (коэффициент высоты), при h=4 м она уменьшается на с %. Для расчета колонн при значительно большей высоте этажа эта номограмма непригодна.  Номограмма колонн из квадратных труб > Номограммы дают возможность при заданной нагрузке определить размеры поперечных сечений колонн из сталей марок St37 и St52. Номограммы на левой стороне служат для подбора сечений колонн с шириной грани или диаметром более 24 см, номограммы на правой стороне (в большем масштабе) построены для колонн меньших сечений. Несущая способность определена для колонн с расчетной длиной, равной высоте этажа h=3,5 м. При незначительном отклонении расчетной длины несущая способность колонны изменяется мало. Приведенные под номограммой В значения коэффициентов с % показывают на снижение несущей способности колонн при h=4 м или увеличение при h=3 м. Чем больше диаметр колонны, тем незначительнее отклонение.  Номограмма колонн из круглых труб > Колонны из квадратных труб со стенками одинаковой толщины. Как правило, при выборе размеров поперечного сечения и марки стали наблюдается, что небольшое изменение ширины граней при сохранении марки стали приводит к незначительному изменению массы. Применение более прочной (и дорогой) стали St52 дает соответствующую экономию стали только при больших размерах поперечного сечения. При небольших размерах поперечного сечения применение стали St52 из-за малого коэффициента продольного изгиба выгоды не дает. На вертикальной оси номограммы А откладывают значение нагрузки Р и двигаются по горизонтали вправо до пересечения с одной из восьми кривых несущей способности, построенных для четырех типов профилей из двух марок стали. Под точкой пересечения горизонтали с кривой, характеризующей тип профиля и марку стали, на горизонтальной оси определяют размер (высоту) профиля, а по графику, находящемуся ниже номограммы В, устанавливают процентную добавку с. Если точка пересечения лежит между двумя профилями, то следует выбирать ближайший больший профиль. Для определения массы колонны по номограмме В от номера профиля нужно мысленно провести линию вниз до кривой веса выбранного типа профиля и, двигаясь от точки пересечения по горизонтали, на вертикальной оси определить массу профиля. Если на номограмме экономичности с от значения нагрузки идти влево до кривой выбранного типа профиля, то под точкой пересечения находим коэффициент экономичности W, характеризующий отношение несущей способности в тс к массе колонны в кг/м. Источник: «Атлас стальных конструкций. Многоэтажные здания», 1977

Понравилась ли вам эта публикация?

www.arhplan.ru

Металлические несущие колонны

22 Янв

Строительство зданий из металлоконструкций получило широкое распространение. Подобные сооружения славятся своей функциональностью и надежностью: они прекрасно справляются с ветровой нагрузкой, разнообразными погодными явлениями. Высокая устойчивость обеспечивается за счет ключевых элементов каркаса – несущих металлических колонн.

Именно монтаж опор является базовым этапом строительства. На них устанавливаются и закрепляются прочие составные части металлоконструкций: продольные и поперечные балки, стойки фахверка, стропильные фермы, перекрытия и т.д. Несущие металлические колонны – это разновидность строительных опор, которая предназначена не только для поддержания целостности здания, но и для разграничения внутреннего пространства сооружений. Поэтому качество и надежность стоек значительно влияет на результат строительства и на долговечность сооружений.

Составные части металлических колонн

  1. Оголовок. Это верхушка опоры, к которой крепятся фермы, ригели, балки, рельсы мостовых кранов (в промышленных зданиях). Выделяют 2 способа присоединения: верхнее и боковое. Если выбран шарнирный свободный вариант крепления, то балка устанавливается поверх колонны, оголовок которой в этом случае представляет собой плиту с ребрами жесткости. Необходимая жесткость и устойчивость конструкции достигается за счет сварки и дополнительных поперечных элементов, укрепляющих платформу. Если крепление осуществляется шарнирным или жестким методом, то балку стыкуют с боковой стороной опоры. К колонне приваривается столик, на который укладывается ригель, ферма и др. Основное значение оголовка – принятие внешней нагрузки и ее передача на стержень опоры и далее на фундамент.
  2. Стержень. Это средняя часть колонны, которая испытывает постоянное воздействие на сжатие, то есть рабочая зона. Расчет толщины стенок стержня, его высоты производится на этапе проектирования каркаса здания. В некоторых случаях предусматривают дополнительные усиливающие элементы. Косынки и ребра жесткости делают стержень более устойчивым и надежным. По типам делится на сплошные и сквозные (безраскосные, перфорированные и решетчатые). Производят стержни, как правило, из одиночных широкополочных двутавров или прокатных профилей.
  3. База. Это основание колонны, та часть, которая передает всю нагрузку на фундамент. Конструктивное решение базы может быть разным: оно подбирается с учетом типа, высоты сечения стержня, выбранного способа монтажа металлических колонн, варианта присоединения основания к фундаменту. Крепление опоры к плите обычно осуществляется с помощью анкерных болтов. Выделяют сплошные и раздельные базы, с траверсами и без.
  4. Консоли. Эти элементы необходимы для металлических колонн в промышленных зданиях. Дело в том, что если в цехе, на складе планируется установка мостового крана, то рельсы для его перемещения прокладываются с упором на несущие опоры. Консоли служат для крепления подкрановых балок.

Форма несущей колонны

Поперечное сечение металлической опоры может быть разным, чаще всего проектировщики останавливают свой выбор на одном из следующих вариантов:

  • Двутавр;
  • Круг;
  • Прямоугольник (или квадрат).

Соответственно, для изготовления металлических несущих колонн используют профильные трубы либо двутавровые балки. Размер стойки определяется после проведения расчета на прочность с учетом особенностей фундамента и сопряженных с ней элементов (балок, поперечных связей). При этом особое значение приобретает не несущая нагрузка, так как сжатие не является экстремальным с точки зрения достижения предела текучести и номинального разрушения колонны, а показатели устойчивости.

Требования, предъявляемые к несущим металлическим колоннам при проектировании и расчетах:

  1. Наименьший расход материала (стали);
  2. Удобство монтажа;
  3. Однотипность;
  4. Минимальная трудоемкость изготовления;
  5. Простота и надежность стыков колонн;
  6. Наименьшая площадь, занимаемая колоннами;
  7. Простота примыкания балок и ригелей;
  8. Отсутствие сложных узлов и переходов.

Для чего и где применяются металлические колонны

Опоры из металла широко используются для строительства:

  • Промышленных зданий, складских комплексов;
  • Торговых центров;
  • Объектов бытового назначения;
  • Ангаров;
  • Дополнительных административных и хозяйственных помещений, которые возводятся в качестве пристройки.

Функции колонн:

  1. Принимать нагрузку от перекрытий, стен, мостовых кранов, снега и ветра и передавать ее через фундамент на грунт;
  2. Поддерживать кровлю, ограждающие конструкции и верхние элементы несущего каркаса;
  3. Распределять на фундамент в необходимом соотношении массу внешних и внутренних частей здания, промышленного, транспортного оборудования и людей, находящихся внутри помещения;
  4. Выдерживать климатические нагрузки;
  5. Выступать в роли декоративного элемента интерьера.

Преимущества металлических колонн

  1. Полифункциональность. Одна опора одновременно выполняет несколько задач: поддерживает конструкцию сооружения, организует пространство, связывает различные элементы каркаса.
  2. Вертикальные колонны принимают большую часть нагрузок и формируют устойчивость строения;
  3. При использовании в промышленных зданиях на опоре можно закрепить часть оборудования;
  4. Как и другие металлические изделия, колонны прочны и надежны.

Классификация

По типу конструкции

  1. Колонны постоянного сечения. Стержень имеет постоянный размер сечения, в составе опоры ярко выражены подкрановая консоль и основание. Применяются чаще всего в бескрановых одноэтажных и многоэтажных зданиях, ангарах, складах. Высота такой колонны обычно не превышает 12 м. Если их монтируют в промышленных цехах, то возможна установка оборудования общей массой до 20 т.
  2. Колонная ступенчатая. Данную разновидность выбирают, если необходимо выполнить монтаж кранового оборудования с грузоподъемностью от 20 т и выше. Колонная состоит из 2 частей: основная несущая выполняет роль опоры для кровельной фермы, подкрановая воспринимает нагрузку непосредственно от кран-балки подъемного механизма. Между собой части стержня соединяются связями в виде сплошного листа или решетки из горячекатаных уголков.
  3. Колонна несущая металлическая раздельная. Состоит из двух независимых стоек: подкрановая принимает только вертикальное усилие мостового крана, а шатровая берет на себя нагрузки от каркаса и покрытия здания. Соединяются между собой они гибкими горизонтальными планками. Такие конструкции применяются в промышленных зданиях с грузоподъемностью более 150 тонн и могут иметь высоту 15-20 метров. Также раздельные колонны могут монтироваться при многоярусном или низком расположении кранов, при реконструкции цехов.

По способу восприятия нагрузки относительно своей оси

  1. Центрально-сжатые колонны. Результирующие нагрузки от стропильных ферм, несущих балок передаются строго вдоль осевой линии стержня. Это вызывает центральное сжатие сечения. Горизонтальные нагрузки при этом воспринимаются дополнительными поперечными связями.
  2. Внецентренно-сжатые колонны. Сжимающая сила в них приложена по линии, несколько удаленной от оси, поэтому возникает изгибающий момент. Дополнительно на колонну могут воздействовать и продольные усилия. В этих случаях конструкция может иметь несимметричное сечение для более равномерного распределения сил и снижения расхода материала и массы изделия.

По виду стержня

Сплошные колонны. Состоят из одного стержневого элемента. Чаще всего представляют собой сварной или прокатный двутавр. Могут иметь крестообразную форму при условии, что они равноустойчивы в обоих направлениях. При одинаковых габаритах несущей колонны крестовое сечение более выигрышно в сравнении с двутавровым, так как оно более жесткое и устойчивое. Также в эту категорию попадают стержни замкнутого сечения, которые были произведены путем спаривания прокатных швеллеров, профилей, круглых труб.

Сквозные колонны. Обычно схема представляет собой 2 ветви стержней, которые связаны решеткой (из планок, раскосов и распорок). Для укрепления колонны решетчатую систему обычно располагают в двух плоскостях, используя для ее изготовления одиночные уголки.

Расчет и производство металлических несущих колонн

Основными параметрами при проектировании считаются:

  1. Прочность при центральном растяжении или сжатии;
  2. Устойчивость при сжатии вдоль центральной оси (по 2 плоскостям);
  3. Прочность при совместном действии продольной силы и изгибающего напряжения;
  4. Проверка предельной гибкости стержня в 2 плоскостях.

Исходя из параметров здания, из того, одноэтажным оно будет или многоэтажным, необходимо ли будет размещать мостовой кран и какая технология крепления каркасных элементов будет применяться, выбирают тип колонны, ее размеры и способ монтажа.

К процессу производства следует подходить с высокой долей ответственности. Как правило, элементы под заказ приобретаются на заводах металлоконструкций. Здесь важно обеспечить высокое качество сварки и сборки. Предприятия, которые производят колонны в промышленных масштабах, привлекают к работе мастеров-профессионалов и закупают точное и современное оборудование. Поэтому изделия, выпускаемые заводами, соответствуют строительным нормам и правилам и требованиям, предъявляемым к колоннам и прочим несущим конструкциям.

Для производства используют низкоуглеродные и легированные марки стали. Исходное сырье проверяется на соответствие стандартам.

Особое внимание уделяется изготовлению и монтажу металлических колонн в промышленных зданиях. Как правило, помещения цехов или складов имеют большую высоту потолка, а на опоры помимо элементов сооружения крепится оборудование. Следовательно, нагрузка на колонны возрастает. Поэтому здесь требуется точный расчет и надежные исходные конструкции. Известно, что более половины всех производимых несущих металлических колонн применяется для монтажа именно промышленных зданий из металлоконструкций.

Иногда длина металлопроката или иные обстоятельства не позволяет выполнить стержень из цельного изделия. В этом случае приходится стыковать несколько частей. Стыки бывают 2 видов:

  • Заводские, которые выполняют методом сварки с полным проваром. Такая технология позволяет удовлетворить требование равнопрочности. Чаще всего такие стыки производятся из-за недостаточной длины прокатных изделий.
  • Монтажные, которые применяются из-за необходимости разделить колонну на несколько частей для транспортировки. Используют высокопрочные болты и фланцевое соединение, также сварку встык на накладках. Для выверки и фиксации при монтаже используют специальные уголки.

Монтаж металлических колонн

Технология установки схожа с аналогичной для железобетонных конструкций. Как правило, колонны из металла крепят к основанию целиком, в редких случаях, если размеры опоры слишком велики, ее собирают из отдельных частей. Процесс монтажа делится на этапы:

  1. Доставка и раскладка по месту установки;
  2. Подготовка: проверка параметров качества колонны и ее соответствия техническому заданию, обустройство необходимых приспособлений и подмостков;
  3. Захват колонны;
  4. Подъем;
  5. Наводка опоры на основание (или встык, если речь идет о составном элементе стержня);
  6. Выверка;
  7. Временная фиксация;
  8. Постоянное закрепление.

Для подъема стойки используют строповку или захват полуавтоматическими приспособлениями. Для предотвращения проскальзывания между стропами и колонной прокладывают деревянные подкладки или отрезки стальных профилей.

Наибольшее количество времени и внимания требуют этапы выверки и временного закрепления колонны. Выделяют 3 основных методики монтажа:

  1. На стальные подкладки. Они имеют толщину от 40 до 50 мм, помещаются между опорной плитой колонны и фундаментом. После укладки и фиксации опоры анкерными болтами образующиеся зазоры заливаются цементным раствором. Если используют этот способ монтажа, то при укладке фундамента его не доводят до проектной отметки на заданную величину. Метод имеет свои недостатки: он недостаточно точен и очень трудоемок. Процесс выверки идет с использованием подкладок, поэтому увеличивается расход материала.
  2. Сразу на поверхность основания здания. В этом варианте фундамент доводят до проектной отметки, впоследствии подошву колонны не укрепляют раствором цемента. Главная сложность состоит в том, чтобы отклонения поверхности, на которую устанавливают колонную, не превышали по высоте 5 мм, по уклону 1/1000. Опорную плиту базы при этом фрезеруют на производстве.
  3. На дополнительные плиты. Их устанавливают заранее и подливают цементным раствором. База колонн должна быть со строганой поверхностью. Такой способ получил название безвыверочного монтажа.

В любом случае, главный акцент при использовании колонн в строительстве промышленных и гражданских зданий из металлоконструкций делается на точность расчетов, высокое качество изготовления и профессиональную работу специалистов.

zmtgroup.org


Смотрите также