Что такое колонна в строительстве в здании

Toggle navigation

Ремонт в регионах

КОЛОННА подпора, столб с сечением исключительно круглой или близкой к кругу формы, тогда как подпоры с сечениями прямолинейных очертаний называются столбами, пилонами и т. д. Вертикальный профиль колонны (образующая) имеет очень разнообразные начертания, начиная от прямолинейного и до очень сложных, составленных из отрезков прямых и кривых линий (в русском зодчестве).

Происхождение свое колонна ведет от древесного ствола — бревна, поставленного на землю стоймя для поддержки покрытия. Впоследствии ствол обрабатывался: очищался от сучьев, коры, ему придавалась более правильная форма. Как наиболее ответственные части здания, поддерживавшие покрытия, колонны в монументальных зданиях стали делаться из камня по всей вероятности сразу же, как только человек овладел в достаточной степени уменьем отесывать камень.

Строение колонны

Членение колонны. произошло из конструктивных соображений: под нее укладывался плоский камень (плинт), чтобы ствол не углублялся в грунт от тяжести нагрузки и одновременно был предохранен от грунтовой сырости. Сверх столба накладывалась дощечка (абака) того же материала; для увеличения площади, опоры балки и для возможности смены при загнивании (в дереве) места соединения с несомой балкой. Таким образом образовались членения на три основные части: базу, ствол, или стержень, и капитель (или голову).

Конструкции: Базы стальных колонн || Constructions: Steel Column Bases

В каменных колоннах. уже с глубокой древности имелись налицо все три части, в редких случаях база могла отсутствовать (при установке на каменном цоколе). В отношении декоративном наибольшее внимание отдавалось всегда капители, как наиболее украшаемой части; база украшалась скромнее, менее же всего бывал украшен ствол, чем подчеркивалось его конструктивное значение. Таким прообразом каменной колонны был деревянный столб неодинаковой толщины в верхнем и нижнем концах, устанавливавшийся на землю толстым концом, то и в каменных — была сохранена эта форма — общее утонение кверху.

Многообразие форм

За время своего существования колонна имела много различных форм, изменялась в пропорциях в своем профиле и сечении, в своей обработке. Древнейшие образцы мы имеем в египетской архитектуре. Повидимому, судя по изображениям египтян колонна здесь была сначала деревянной, из пальмовых стволов, но до нашего времени сохранились только каменные. Выделывались они из гранита, сиениты известняков различных типов и бывали или монолитными или из отдельных блоков.

Пропорции их, т.е. отношение высоты к диаметру, не были точно ycтановлены и колебались от 3 до 5,5. Они достигали больном величины (до 21 м — храм Аммона в Карнаке).

Колонны в Египте

Кроме круглого сечения в Египте нередко имела сечение многолопастное, т. е. как бы составлялась из нескольких стволов или стеблей (рис. 1). В профиле помимо сужения кверху нередко встречается закругление нижней части, вызванное по всей вероятности подражанием стволу пальмы, имеющему аналогичное закругление и сужение близ корня.

Технология возведения зданий из сборно-монолитного железобетона — Technology construction buildings

В общем египетская носит в значительной степени изобразительный характер, представляя деревянный столб, обвязанный стеблями папируса, лотоса или пальмовых ветвей, верхние концы которых, загибаясь у поддерживаемой балки, образуют капитель.

Следует упомянуть о так называемых. «протодорийских», встречающихся в пещерных гробницах (гроты Бени Гассана) в храме Аммона в Карнаке и представляющих собой слегка суживающиеся кверху каменные столбы с большим или меньшим количеством граней, с квадратной плитой (абакой) между колонной и покрытием.

В них можно видеть отдельные ступени развития из каменного столба квадратного сечения путем постепенного среза углов и увеличения числа граней (рис. 2 и 3).

Колонны в Месопотамии

В Месопотамии в своих сохранившихся образцах дается яркий образчик каменной колонны, происшедшей из деревянной, увенчанной подбалкой, превратившейся в капитель (рис. 4).

Пропорции К. здесь более легки, чем в Египте: вышина К. имеет 10—11 диаметров. Эта легкость пропорций оказала несомненное влияние на выработку у греков типов ионического и коринфского стилей.

Древнегреческие колонны

Наиболее выразительную декоративную обработку колонны и ее части приобретают в античной Греции. Здесь развитие шло также от деревянной стойки. Будучи чисто конструктивной частью здания, колонна начинает получать и декоративное значение в зданиях общественного характера.

На Крите — в Фесте, в Кнассе — в Микенах, Таринфе и других местах в постройках второго тысячелетия до нашей эры сохранились каменные в больших парадных зданиях общественных поселений и в т. н. «мегаронах» (жилых помещениях).

Колонны этой эпохи любопытны тем, что их ствол тоньше внизу и утолщается наверху у капители.

Колонны более поздние (архаич. Греции) — деревянные, уточняются же кверху. Подобных колон не сохранилось, и они известны лишь по изображениям.

Этот тип переходит уже непосредственно к колонне дорического стиля, затем слегка видоизменяется в стилях ионическом и коринфском в Греции и наконец служит прототипом для выработки различных ордеров и стилей.

Римские колонны

В Риме в значительной степени утеряла свое конструктивное значение и сделалась декоративной рис. 5.

Излюбленным типом покрытия римской архитектуры были арка и свод, а не архитрав, как в Греции и Египте (рис. 6).

Опирая арки на столбы квадратного сечения, римские зодчие приставляли к ним колонны, выступающие из массы столба на 1/2 или 1/4 своего диаметра и поддерживавшие лишь выступ антаблемента над арками. В других случаях колонны выступали настолько же из сплошной стены в качестве чисто декоративного членения.

Таким образом заимствованная из Греции конструктивная часть в Риме начинает превращаться в декоративную деталь, сохраняя в то же время иногда прежнее конструктивное значение.

Последующая стадия развития архитектуры, обусловленная ремесленным способом производства, использует их в архитектуре исключительно как опорную конструктивную часть, придавая ей размеры и формы соответственно несомой нагрузке. В этот период она очень разнообразна по форме и не руководится никакими канонами кроме соображений конструктивного удобства. Они то очень массивны — толсты и коротки (рис. 7) то тянутся вверх, утоняясь до пределов прочности камня. При разделении нагрузки сводов на отдельные пучки гуртов они группируются также пучками, образуя групповой столб, или пилон, каждая отдельная колонка которого несет нагрузку отдельного гурта.

Можно отметить как общую черту раннего средневековья их большую тяжесть и массивность сравнительно с колоннами позднего средневековья. Арки и гурты воспринимаются обычно непосредственно капителью без промежуточного антаблемента. Но иногда его роль играют т. н. импосты над капителью.

В позднем готическом стиле капитель превращается в орнаментальную тягу, обходящую весь пучок, а иногда гурты, и непосредственно врезывается в тело или служит как бы ее продолжением.

Стволы в византийской и романской архитектуре часто покрываются орнаментом, извиваются спиралью, изламываются в зигзаги и даже у парных переплетаются один с другим, образуя нечто вроде узлов (рис. 8 и 9).

Колонны на Руси

В архитектуре восточных народов колонна близка к средневековой, но в общем более тонка и имеет иной формы капители.

В русском средневековом зодчестве колонн в полном смысле этого слова не было. Были столбы, иногда с закругленными углами — в зодчестве Пскова.

Итальянцы, строившие в Москве, дали образцы колонн в своих постройках Успенского собора и Грановитой палаты. В деревянных постройках применялись столбы круглого сечения, но с «перехватами», расчленявшими столб на отдельные части. Эти приемы обработки применялись затем и в каменном зодчестве для обработки круглых или граневых столбов, заменявших их.

В редких случаях встречаются круглые колонны., напоминающие романские типы, а в конце 17 в. появляются искажённые, сильно упрощенные типы античного образца. В архитектуре периода ренессанса Италия «возрождает» тип римских, но первое время не соблюдая классических пропорций.

В раннем ренессансе нередко можно встретить колонны с орнаментированными и сильно расчлененными стволами еще почти средневекового характера. В последующем развитии колонна ренессанса становится все ближе к римским, и наконец теоретики архитектуры Дш. да Виньона, Палладио и др. вырабатывают свои ордера на базе пропорций римских построек. Но в применении колонн зодчие ренессанса допускали приемы, не применявшиеся римскими: удвоение, постановку рядом одного ордера, но разных масштабов, опору архивольтов непосредственно на капитель.

Все эти приемы являются пережитками средневековья, которые сочетались вместе с античными ордерами, внося в них больше разнообразия. Архитектура барокко со своим стремлением к живописной игре светотеней пытается усложнить очертание, изгибая ее ствол спиралью, нарушая тем выражение ее конструктивности, или нанизывая на ствол кольца или квадры в виде рустов. Последний прием был особенно распространен во Франции, где Филибер-де-л Орм изобрел новый ордер с подобными «окольцованными» колоннами.

Колонны Нового времени

Но наряду с этими орнаментальными увлечениями применялись и очень строгие типы. В 18 и 19 вв. всюду, куда проникала европейская культура, в архитектуре применяется колонны более или менее классического характера.

В первой четверти 19 в. наряду с колоннами римского типа получает широкое применение и греческая, преимущественно дорического типа.

Во второй половине 19 в. в период архитектурного эклектизма можно встретить в постройках самых разнообразных стилей, от египетских до стиля барокко, иногда даже в одном здании.

Современные колонны

Новые материалы строительной практики дали колонны из чугуна, не требовавшие толщины каменных. Но строители все же сохраняли по традиции их декорацию — базы, капители, канеллюры — классического типа.

В 20 в. при металлических и бетонных конструкциях были попытки восстановить прежний характер колонн как чисто конструктивной части сооружения, сохраняя в то же время и ее декоративное значение.

Понимая, что пропорции античных не отвечают новым материалам, строители отбрасывали формы ордеров, но не заменяли их новыми. Колонна превратилась просто в цилиндрический стержень, без базы, капители и других членений.

В архитектуре метро мы имеем ряд попыток, более или менее удачных, создать новый тип в ее применении внутри здания.

На зданиях Московской гостиницы, библиотеки Ленина колонны заменены квадратными в сечении столбами.

Источник: www.masterovoi.ru

КОЛОННЫ ОДНОЭТАЖНЫХ ПРОМЫШЛЕННЫХ ЗДАНИЙ

Колонна представляет собой вертикальную стержневую конструкцию, предназначенную для опирания на нее горизонтальных конструкций покрытия, перекрытий (при их наличии), крепления к ней стенового ограждения, технологического оборудования и т. п.

Различают следующие типы колонн по назначению:

• — колонны основного каркаса;
• — колонны крановой эстакады;
• — колонны стенового каркаса (фахверка).

Колонны крановой эстакады применяются редко и в настоящем пособии не рассматриваются. Материал по колоннам фахверка изложен в следующем разделе.

Колонны основного каркаса входят в состав поперечных и продольных рам и воспринимают сложный комплекс силовых нагрузок и воздействий: от собственной массы, от массы покрытия, от массы стенового ограждения, от снега (с покрытия), от ветра, от кранового оборудования, температурные воздействия и др. Этим объясняется разнообразие их типов.

В настоящее время в промышленном строительстве в основном применяются железобетонные и стальные колонны.

Железобетонные колонны (рис. 7.1):

колонны для бескрановых зданий

• — сплошного (прямоугольного) сечения, имеют сечение в виде бруска размером 300 x 300, 300 x 400, . 400 x 800 мм и вытянутого в направлении поперечной рамы; применяются для пролетов высотой 3,0. 14,4 м в основном для бескрановых зданий;
• — центрифугированные: имеют сечение в виде трубы;
• — двутаврового сечения, в настоящее время не применяются, но встречаются в зданиях ранней постройки;

колонны для зданий с мостовыми опорными кранами

• — сплошного (прямоугольного) сечения, имеют сечение в виде бруска с консольным выступом для установки подкрановых балок, применяются для пролетов высотой 8,4. 10,8 м;
• — центрифугированные, имеют сечение в виде грубы диаметром 300. 800 мм с консольным выступом для установки подкрановых балок; применяются для пролетов высотой до 14,4 м (в особых случаях до 18,0 м);
• — двухветвевые (сквозного сечения), имеют сечение в виде двух ветвей, соединенных перемычками, в подкрановой части и виде бруска в надкрановой части; применяются для пролетов высотой 10,8. 14,4 (в особых случаях— 18,0 м).

Стальные колонны (рис. 7.2):

колонны для бескрановых зданий

• — сплошностенчатые, имеют сечение в виде сплошностенча- того (реже перфорированного) двутавра — сварного или из горячекатаных профилей, коробчатое сечение из сваренных швеллеров, а также прямоугольное замкнутое сечение из холодногнутых профилей (в виде прямоугольной трубы); применяются для пролетов высотой 6,0. 9,6 м; используются в основном для бескрановых зданий;
• — двухветвевые (сквозного сечения), имеют сечение в виде двух ветвей из двутавров или швеллеров, соединенных раскосной решеткой или планками; применяются для пролетов высотой 9,6. 18,0 м и более;

колонны для зданий с мостовыми опорными кранами

• — сплошностенчатые, имеют сечение в виде двутавра с консольным выступом для установки подкрановых балок, применяются для пролетов высотой 8,4. 9,6 м;
• — двухветвевые (сквозного сечения), имеют сечение в виде двух ветвей из двутавров или швеллеров, соединенных

Рис. 7.1. Железобетонные колонны для одноэтажных производственных зданий, бескраповых и оборудованных подъемно-транспортным оборудованием: а — одноветвевые колонны; б — двухветвевые колонны

Рис. 7.2. Стальные колонны для одноэтажных производственных зданий — бескрановых (а) и оборудованных подъемно-транспортным оборудованием (б)

раскосной решеткой или планками, в подкрановой части и в виде двутавра в надкрановой части; применяются для пролетов высотой 10,8. 18,0 м и более;

— многоветвевые, имеют сечение в виде нескольких ветвей из двутавров (в подкрановой и надкрановой части), соединенных раскосной решеткой или планками; применяются для пролетов высотой до 40 м и более, часто с опиранием опорных кранов большой грузоподъемности на колонну на нескольких ярусах.

На стадии архитектурно-конструктивного проектирования сечения колонн могут быть неизвестны. Поэтому нормативные документы по оформлению архитектурно-строительных чертежей регламентируют условные обозначения колонн на чертежах марки АР («Архитектурные решения») (рис. 7.3).

Рис. 7.3. Условные обозначения колонн: а — железобетонные колонны сплошного сечения (одноветвевые); б — двух- ветвевые железобетонные колонны (сквозного сечения); в — стальные колонны сплошного сечения (одноветвевые); г — двухветвевые стальные колонны крайнего ряда; д — двухветвевые стальные колонны среднего ряда

Источник: studme.org

Железобетонные колонны для зданий: как устроены?

Строительство большинства современных объектов не обходится без применения металлических конструкций. Частота их использования обусловлена качественными свойствами, главным из которых является высокая устойчивость к различным внешним воздействиям. Основными элементами каркаса являются металлические колонны, обеспечивающие прочность всей металлоконструкции. Более подробно об их разновидностях, структуре и особенностях использования в строительстве, вы узнаете из нашей статьи.

Где применяются металлические колонны

С установки опор начинается большая часть строительных работ. После этого к ним крепятся другие части металлоконструкций: продольные и поперечные балки, стойки фахверка, стропильные фермы, перекрытия и т. д.

Несущими металлическими колоннами называются строительные опоры, которые предназначены для поддержания целостности здания и разграничения внутреннего пространства объекта. От качества колонн и правильности их установки будет зависеть не только внешний вид сооружения, но и безопасность его эксплуатации.

Металлические колонны часто применяют при возведении:

• заводских и складских помещений;
• сооружений торговой и развлекательной направленности;
• объектов бытового назначения;
• сооружений для хранения, обслуживания и ремонта крупногабаритной техники;
• дополнительных административных и хозяйственных помещений.

Предназначение стальных опор заключается в следующем:

• принимать нагрузку от перекрытий, стен и мостовых кранов;
• поддерживать крышу, ограждающие конструкции и верхние элементы несущего каркаса;
• равномерно распределять на фундамент общую массу внешних и внутренних частей сооружения, различного оборудования и посетителей здания;
• выдерживать агрессивное воздействие погодных условий;
• выступать в качестве декоративного элемента интерьера или экстерьера здания.

Каждая колонна одновременно выполняет несколько задач: обеспечивает устойчивость общей конструкции, разделяет пространство на части и связывает различные элементы каркаса. На металлические колонны в промышленных зданиях также закрепляют техническое оборудование. Стальные опоры крепки, надежны и могут эксплуатироваться на протяжении длительного времени.

Виды легких металлоконструкций ЛМК

На главную / Статьи / Металлоконструкции /

Элементы легких конструкций для строительства промышленных, гражданских и технологических зданий и сооружений.

• Колонны промышленных и гражданских зданий — несущие конструкции каркасов;
• Связи вертикальные и горизонтальные;
• Фахверк, конструкции фахверка, ветровые ригели;
• Балки покрытий и перекрытий промышленных и гражданских зданий;
• Балки подкрановые для подвесных или опорных кран-балок и мостовых кранов;
• Фермы стропильные, подстропильные фермы;
• Прогоны кровли;
• Конструкции крышных вентиляторов, проемов кровли;
• Площадки и встроенные лестницы из легких металлоконструкций для обслуживания оборудования;
• Площадки посадочные, калориферные, светильников, трубопроводов, кронштейны,
• Лестничные марши, пожарные лестницы, косоуры лестниц;
• Конструкции внутренних перегородок, встроенные помещения;
• Металлические конструкции ворот, двери металлические;
• Вспомогательные элементы: элементы крепления потолков, трубопроводов, воздуховодов;
• Закладные детали фундамента и железобетонных изделий;
• Галереи, эстакады;
• Стальные конструкции газопроводов;
• Прожекторные мачты ПМС, опоры ЛЭП, антенные опоры;

Колонны промышленных зданий и технологических сооружений

В металлических конструкциях широко применяются работающие на центральное сжатие колонны и стержни, входящие в состав конструктивных комплексов промышленных зданий и технолоических сооружений. Центрально-сжатые колонны применяются для поддержания междуэтажных перекрытий и покрытий зданий, в рабочих площадках, путепроводах, эстакадах.

Колонны передают нагрузку от вышележащей конструкции на фундаменты и состоит из трех частей: оголовок, на который опирается вышележащая конструкция, нагружающая колонну; стержень — основной конструктивный элемент, передающий нагрузку от оголовка к базе; база, передающая нагрузку от стержня на фундамент. Колонны и сжатые стержни бывают сплошными или сквозными.

Одноветвевые (сплошные) колонны промышленных зданий изготавливаются

• из прокатных двутавровых балок;
• из сварных двутавровых балок;
• из квадратных труб;
• из круглых труб;
• из спаренных швеллеров;

Двухветвевые (сквозные) колонны изготавливаются

• из прокатных двутавровых балок;
• из сварных двутавровых балок.

В процессе изготовления легких металлоконструкций производится фрезеровка торцов колонн и фрезеровка плоскостей опорных плит для безвыверочного монтажа колонн, согласно требований нормативных документов на изготовление строительных конструкций.

При выборе типа сечения колонн, при проектировании промышленных зданий, мы стремимся получить наиболее экономичное решение, учитываем величину нагрузки, удобство примыкания поддерживаемых конструкций, условия эксплуатации, возможности изготовления и наличие сортамента сортового металлопроката.

Связи как элемент каркаса промышленных зданий

Связи в каркасах зданий обеспечивают неизменяемость пространственной системы каркаса и устойчивость его сжатых элементов, воспринимают и передают на фундаменты ветровые нагрузки и нагрузки от кранов, обеспечивают совместную работу поперечных рам при местных крановых нагрузках.

Связи подразделяются

• связи по колоннам;
• связи по фермам (покрытию);
• связи по опорам галерей;

Связи каркасов зданий изготавливаются

• из прокатного уголка;
• из квадратной трубы;
• из круглой трубы;

Фахверк

Фахверком называется система конструктивных элементов, служащих для поддержания стенового ограждения и восприятия ветровой нагрузки, с последующей передачей нагрузки на фундаменты или другие конструкции каркасов зданий.

Балки покрытий и перекрытий промышленных зданий.

Балки изготавливаются

• из прокатного двутаврового профиля;
• из сварного двутаврового профиля;

Высота балок от 200мм. Длина балок до 12 м.

Балки подкрановые

Подкрановые балки изготавливаются согласно ГОСТ 23121-78. Высота балок от 350мм. Длина до 12 м. Так же изготавливаются тормозные конструкции подкрановых балок, упоры, детали крепления рельсов. Пути подвесных кранов изготавливаются из различных прокатных двутавров от 24М до 45М.

Фермы зданий и сооружений

Стальные фермы широко применяются в покрытиях промышленных зданий, складов, производственных цехов, в конструкциях торговых комплексов. В виде стальных ферм изготавливаются большепролетные мосты, радиобашни и мачты, опоры линий электропередачи. Фермы по сравнению со сплошными балками экономичны по затрате металла, им легко придаются любые очертания, требуемые условиями технологии, работы под нагрузкой или архитектуры, они относительно просты в изготовлении.

Стропильные и подстропильные фермы изготавливаются

• из квадратной трубы;
• из уголка;
• из прокатных двутавровых балок;
• из сварных профилей прямоугольного сечения;

Сборка и сварка ферм производится на стендах в сборочных кондукторах. Изготовление металлических ферм по шаблону обеспечивает точность изготовления и хорошую собираемость конструкций на монтаже. Производится фрезеровка плоскостей монтажных фланцев. Также производится изготовление объемных ферм и других пространственных конструкций.

Прогоны кровли промышленного здания, сооружения

Прогоны кровли изготавливаются из следующих видов профилей

• из прокатных швеллеров;
• из гнутых швеллеров;
• из прокатных двутавровых балок;
• из сварных двутавровых балок;

Типовые строительные металлоконструкции

• Конструкции крышных вентиляторов, проемов кровли;
• Площадки из металлоконструкций под вспомогательное или технологическое оборудование;
• Площадки посадочные, калориферные, светильников, трубопроводов, кронштейны;
• Лестничные марши, пожарные лестницы, косоуры лестниц;
• Перегородки внутрицеховые;
• Вспомогательные элементы: элементы крепления потолков, трубопроводов, воздуховодов, закладные детали;

Галереи, эстакады

• опоры галерей;
• фермы галерей;
• пешеходные галереи;
• трубопроводные и кабельные галереи;
• эстакады открытые трубопроводные и кабельные;
• эстакады открытые мостовых кранов;
• эстакады пешеходные;

Строительные металлоконструкции газопроводов

• опорные части газопровода, опоры, кронштейны, подвески, хомуты, седла, прямолинейные участки.

Мачты, опоры, молниеотводы

• Прожекторные мачты ПМС;
• опоры ЛЭП (опоры линий электропередач);
• антенные опоры

Еще статьи в этом разделе

Этапы изготовления металлоконструкций на производстве

Как выбрать поставщика металлоконструкций

Этапы прохождения заказа

Область применения легких металлических конструкций ЛМК

Чтобы заказать продукцию или получить консультацию

Позвоните 8 3439 291261 Отправьте заявку [email protected]

Или в чате WhatsApp

Продукция

• металлоконструкции
• промышленные здания
• быстровозводимые здания
• панели СЭНДВИЧ
• дорожные ограждения

Услуги

• проектирование
• изготовление конструкций
• монтаж зданий
• доставка продукции
• аренда спецтехники

Основные элементы металлической колонны

Это верхняя часть колонны, к которой присоединяются фермы, ригели, балки, рельсы мостовых кранов (в заводских цехах). Крепление может осуществляться двумя способами: сверху и сбоку. Если выбран шарнирный свободный вариант присоединения, то балка устанавливается поверх оголовка, который представляет собой плиту с ребрами жесткости.

Прочность и устойчивость такой конструкции обеспечивается за счет сварки и укрепления платформы дополнительными поперечными элементами. Если крепление осуществляется жестким методом, балку соединяют с боковой стороной опоры. К металлической колонне приваривают столик, на который укладывается ригель, ферма и т. д. Оголовок колонны предназначен для принятия внешней нагрузки и дальнейшей ее передачи на фундамент.

Так называют среднюю часть металлической колонны. Стержень – это тот участок, который испытывает постоянное воздействие на сжатие. В зависимости от предполагаемой нагрузки при проектировании каркаса здания рассчитывается оптимальная толщина стенок стержня. При необходимости он может быть оснащен дополнительными укрепляющими элементами. Косынки и ребра жесткости делают стержень более устойчивым и надежным.

В зависимости от вида стержни делятся на сплошные и сквозные (безраскосные, перфорированные и решетчатые). Большинство стержней изготавливается из одиночных широкополочных двутавровых балок или прокатных профилей.

Рекомендуем статьи по металлообработке

• Марки сталей: классификация и расшифровка
• Марки алюминия и области их применения
• Дефекты металлический изделий: причины и методика поиска

• База.

Так называется нижняя часть металлической колонны здания, которая соприкасается с фундаментом. Конструкция базы подбирается индивидуально, с учетом вида, высоты сечения стержня, выбранного способа монтажа металлической опоры и варианта прикрепления к фундаменту. Для присоединения колонны к фундаменту обычно используются анкерные болты. База может быть раздельной или сплошной, с траверсами или без.

Консоли необходимы для металлических опор, устанавливаемых в промышленных объектах строительства. Если в цехе или на складе планируется монтаж мостового крана, то рельсы для его движения прокладываются с упором на несущие опоры. Консоли предназначены для крепления металлических балок к металлическим колоннам.

Наиболее популярными видами сечения металлических колонн являются:

• двутавр;
• круг;
• прямоугольник/квадрат.

Металлические несущие колонны изготавливаются производителем с использованием профильных труб либо двутавровых балок. Для того чтобы рассчитать размер стойки, необходимо определить прочность стенок колонны с учетом особенностей фундамента и всех присоединяемых элементов конструкции.

Проектирование металлических колонн осуществляется с учетом нижеперечисленных требований:

• минимальный расход материала (стали);
• легкость установки;
• однотипность параметров (в рамках одного объекта);
• минимальная затрата ресурсов при изготовлении;
• наличие простых и надежных стыков;
• минимальная площадь, занимаемая колонной на фундаменте;
• простота присоединения вспомогательных элементов общей конструкции;
• отсутствие сложных узлов и переходов.

Классификация металлических колонн

• В зависимости от конструктивных особенностей.

Опоры постоянного сечения. Стержни таких опорных элементов имеют постоянный размер сечения. Рассматриваемая разновидность широко используется в зданиях различной этажности, ангарах, складах. Оптимальная высота металлической колонны постоянного сечения не должна превышать 12 м. Монтаж таких колонн в промышленных зданиях позволяет установить оборудование общей массой до 20 т.

Ступенчатые опоры. Выбор рассматриваемого типа металлических колонн обычно обуславливается необходимостью монтажа кранового оборудования с грузоподъемностью от 20 т. Конструкция колонны состоит из двух частей, при этом основная несущая является опорой для кровельной фермы, а подкрановая принимает нагрузку от кран-балки подъемного механизма. Соединение частей стержня осуществляется при помощи связей в виде сплошного листа или решетки из уголков.

Раздельные опоры. Данная конструкция состоит из двух обособленных металлических стоек, для соединения которых используются гибкие горизонтальные элементы. Чаще всего раздельные несущие колонны монтируются в промышленных зданиях с грузоподъемностью более 100 т и могут достигать 20 м в высоту. Помимо этого, раздельные колонны могут устанавливаться при многоярусном или низком расположении кранов, а также в случае проведения ремонтных работ в заводских помещениях.

Центрально-сжатые опоры. В данном случае давление передается строго по центральной оси стержня, что провоцирует центральное сжатие сечения. Продольные нагрузки при этом принимаются вспомогательными элементами.

Внецентренно-сжатые опоры. Действие сжимающей силы в них проходит по траектории, немного удаленной от центральной оси, как бы по изогнутой линии. Помимо этого, на колонну могут воздействовать и горизонтальные нагрузки. В таких случаях конструкция обычно имеет несимметричное сечение для более равномерного распределения нагрузки и уменьшения расхода материала и массы металлической колонны.

• По типу стержневого элемента.

Сплошные опоры. Их конструкция включает в себя только стержневой элемент. В большинстве случаев сплошные колонны представляют собой сварной или прокатный двутавр. При одинаковой устойчивости в обоих направлениях сплошные колонны могут иметь крестообразную форму. Стоит отметить, что крестовое сечение по сравнению с двутавровым считается более жестким и надежным.

Сквозные опоры. Конструкция сквозных колонн чаще всего представляет собой две направляющие стержней, которые связаны решеткой. В целях укрепления опоры решетку обычно располагают в двух плоскостях, используя для ее изготовления одиночные уголки.

Типы и виды колонн, ригелей и капителей колонн

В зависимости от наличия консолей колонны бывают:

• двухконсольные — буква «Д»;
• одноконсольные — «О»;
• бесконсольные.

В качестве соединения всех элементов каркаса применяется сварка закладных деталей и соединительных элементов.

• бесстыковые
  — высота на всю высоту здания (2, 3, 4 этажа). В марках таких колонн есть буква «Б»;
• стыковые
  — в зависимости от положения в здании по высоте могут быть нижние (в марке указывается буква «Н»), средние (буква «С») и верхние (буква «В»).

3 — трехэтажная; К — колонна; Н — нижняя; Д — двухконсольная; 4 — сечение 400х400; 4.8 — высота типового этажа в дм.; 60 — высота нижнего этажа (техподполья, подвала); 4 — несущая способность консоли; 2 — тип армирования.

Сегодня колонны используют как в малоэтажном строительстве, так и для высоких жилых зданий. В строительстве промышленных зданий колонны также получили широкое распространение.

Колонны обладают всеми необходимыми достоинствами, но служат исключительно для восприятия вышележащей нагрузки и передачи ее специальный фундамент на грунтовое основание. От разного приложения нагрузки могут возникать разные усилия в конструкции колонны такие как центральные и внецентренные. Соответственно расчет производится на центральное и внецентренное сжатие.

Колонны, которые воспринимают нагрузку от центрального сжатия, работают с продольной силой, приложенной к оси колонны и вызывающей сжатие поперечного сечения равномерно.

Те колонны, которые работают на восприятие внецентренного сжатия (обычно крайнего ряда), кроме непосредственно осевого сжатия от продольной силы, также подвергаются изгибу от момента.

• двухполочные
  — для двухстороннего опирания плит перекрытия, в марке буквы «РД»;
• однополочные
  — присутствуют буквы «РО»;
• лестничные
  — для опирания лестничных маршей (буквы «РЛ»);
• прямоугольные
  — не имеют полок. Устанавливают вдоль наружных стен лестничных клеток для жесткости здания (высота 300 мм).

Ригели применяются высотой 450 мм для зданий пролетами 6, 3, 7.2 м.

Ригели могут иметь продольное или поперечное расположение.

РЛ — ригель лестничный; П — для опирания многопустотных плит. Если буква «Р» — для опирания ребристых плит; 4 — высота ригеля 450 мм; 26 — округленная длина ригеля, дм.; 60 — несущая способность ригеля в сотнях кгс на 1 м.п.

Каркасная система здания подразумевает под собой несущие элементы в виде колонн и опирающихся на них горизонтальных связей в виде ригелей. Колонны в каркасе наиболее часто встречаются сечением 400х400мм, их высота, не зависимо от четного или нечетного количества этажей, может быть высотой на один этаж или на два сразу. Колонны также могут быть конструктивным элементом зальных помещений, технических этажей, подполий, подвалов.

Расчет и изготовление металлических колонн

Выбор оптимального типа, размера колонны, а также способа ее установки должен зависеть от характеристик строительного объекта (количества этажей в здании), необходимости размещения мостового крана (или отсутствия таковой), технологии крепления каркасных элементов и т. д.

При проектировании стальных опор особое внимание уделяется следующим параметрам:

• прочности при центральном растяжении/сжатии;
• устойчивости при сжатии вдоль ведущей оси;
• прочности при совокупном воздействии продольной силы и изгибающего момента;
• предельной гибкости стержневого элемента в двух плоскостях.

Производство колонн – ответственный процесс, требующий неукоснительного соблюдения всех расчетных формул. Большая часть элементов изготавливается на заказ работниками заводов металлоконструкций. Стоит ли говорить о том, что качество сварки и сборки всех металлических составляющих должно быть стабильно высоким. Организации, которые специализируются на производстве металлических опор, имеют в своем распоряжении современное техническое оснащение, что позволяет им изготавливать детали в соответствии со всеми требованиями и нормативами.

В качестве исходного сырья используют сталь, качественные свойства которой предварительно проверяются на предмет соответствия установленным стандартам.

Самые высокие требования предъявляются к установке металлических колонн в промышленных зданиях. Помимо того, что почти все производственные помещения имеют довольно высокие потолки, нагрузка усиливается за счет крепления к металлическим колоннам заводского оборудования. То есть безопасность и срок эксплуатации здания будет напрямую зависеть от качества несущих стальных опор. Стоит отметить, что большая их часть изготавливаются в целях монтажа в зданиях промышленной направленности.

В случаях, когда исходная длина или иные обстоятельства не позволяют изготовить стержень из цельного элемента, приходится соединять между собой несколько частей.

Выделяют два вида стыков металлических колонн:

• Заводские, которые выполняются с помощью сварочного аппарата. Данный способ присоединения гарантирует высокую прочность стыков и чаще всего применяется при небольшой длине прокатных изделий.
• Монтажные, которые выполняются в случае необходимости разделить конструкцию на несколько частей с целью перемещения. Для монтажных стыков применяют надежные болты и фланцевое соединение, а также сварку встык на накладках. В процессе подгона и закрепления конструкции применяют специальные угловые элементы.

Монтаж металлических колонн

Установка металлических колонн должна осуществляться в соответствии со стандартами нижеперечисленных нормативных актов:

• «СП 13330.2011. Организация строительства. Актуализированная редакция СНиП 12-01-2004 (с Изменением № 1)»;
• «Строительные нормы и правила 3.01.03-84. Геодезические работы в строительстве»;
• Пособие к «Строительным нормам и правилам 3.01.03-84. Производство геодезических работ в строительстве»;
• 2Строительные нормы и правила 3.03.01-87. Несущие и ограждающие конструкции»;
• «Строительные нормы и правила II-23-81. Стальные конструкции»;
• «Строительные нормы и правила III-18-75. Металлические конструкции»;
• «Строительные нормы и правила II-90-81. Производственные здания промышленных предприятий»;
• «Стандарты Национального Объединения Строителей (СТО НОСТРОЙ) 2.33.14-2011 г. Организация строительного производства. Общие положения»;
• «Стандарты Национального Объединения Строителей 2.33.51-2011 г. Организация строительного производства. Подготовка и производство строительно-монтажных работ»;
• «Стандарты Национального Объединения Строителей 2.10.76-2012 г. Строительные конструкции металлические. Болтовые соединения. Правила и контроль монтажа, требования к результатам работ»;
• «Стандарты Национального Объединения Строителей 2.10.64-2012. Сварочные работы. Правила и контроль монтажа, требования к результатам работ»;
• «Строительные нормы и правила от 12 марта 2001 г. Безопасность труда в строительстве. Часть I. Общие требования»;
• «Строительные нормы и правила от 12 апреля 2002 г. Безопасность труда в строительстве. Часть II. Строительное производство»;
• «Руководящий документ от 11 февраля 2006г. Требования к составу и порядку ведения исполнительной документации при строительстве, реконструкции, капитальном ремонте объектов капитального строительства и требования, предъявляемые к актам освидетельствования работ, конструкций, участков сетей инженерно-технического обеспечения»;
• «Руководящий документ от 11 мая 2007 г. Порядок ведения общего и (или) специального журнала учета выполнения работ при строительстве, реконструкции, капитальном ремонте объектов капитального строительства».

Начальному этапу монтажных работ должна предшествовать тщательная подготовка, включающая в себя целый ряд организационно-технических мероприятий, а именно:

• разработку расчетно-технологической карты или проекта производства работ монтажа металлических колонн;
• назначение специалистов, которые будут нести ответственность за безопасное проведение монтажных работ, а также контролировать качество их выполнения;
• инструктирование всех участников рабочей группы относительно правил техники безопасности;
• определение места для хранения инвентаря, а также оборудование теплых бытовых помещений для приема пищи, сушки и хранения рабочей одежды, установку санузлов и т. д.;
• согласование и утверждение всех необходимых документов;
• подготовку необходимой техники и оборудования, в т. ч. их транспортировку на место строительства;
• обеспечение рабочих инструментарием в зависимости от специализации, выдачу средств индивидуальной защиты;
• доставку противопожарного инвентаря на место проведения работ;
• подготовку участка для хранения строительных материалов, изделий и конструкций;
• ограждение места строительства и установку предупредительных знаков, которые будут видны как в дневное, так и ночное время;
• обеспечение системы оповещения для управления рабочим процессом;
• проверку документации, подтверждающей высокое качество металлоконструкций и крепежных материалов, а также их соответствие установленным техническим стандартам;
• проверку работоспособности строительных машин, средств механизации работ и оборудования на предмет возможности выполнения действий, предусмотренных расчетно-технологической картой или проектом производства работ;
• составление документа о готовности к началу рабочего процесса;
• получение соответствующего разрешения на начало работ.

Процедура установки колонн мало чем отличается от аналогичного монтажа железобетонных конструкций.

Металлические колонны обычно присоединяют к основанию целиком, и лишь изредка, когда размеры опоры слишком велики, их собирают из нескольких составляющих.

Процесс установки металлических колонн включает в себя несколько взаимосвязанных этапов:

• транспортировка и размещение на месте предполагаемого монтажа;
• совокупность подготовительных действий: проверка качества колонны и ее соответствия техническому заданию, обустройство необходимых приспособлений и подмостков;
• захват колонны;
• подъем;
• наводка опоры на основание;
• выверка;
• временное закрепление;
• надежное закрепление.

Стойку поднимают при помощи строповки или полуавтоматических приспособлений. Чтобы избежать проскальзывания, между стропами и колонной прокладывают деревянные подкладки или отрезки стальных профилей.

Если говорить о продолжительности проведения работ, то самыми затратными в этом плане являются этапы выверки и временного закрепления колонны. Монтаж металлических колонн может осуществляться тремя способами:

• На стальные подкладки. Толщина подкладок варьируется от 4 до 5 см, а помещаются они между опорной плитой колонны и фундаментом. После установки и фиксации колонны анкерными болтами образовавшиеся щели заливаются цементным раствором.

Выбор данного способа создает необходимость соблюдения некоторых правил при укладке фундамента (его нельзя доводить до проектной отметки на заданную величину). К минусам рассматриваемого способа установки можно отнести тот факт, что он требует высокой точности проведения работ и повышенного расхода материала (т. к. процесс подгона сопровождается применением подкладок).

• Непосредственно на поверхность основания здания. В данном случае фундамент доводят до проектной отметки, но основание опоры после ее установки не укрепляется цементной смесью. Здесь очень важно соблюдать одно правило: отклонения поверхности, на которую устанавливают колонну, не должны превышать 0,5 см.
• На дополнительные плиты(безвыверочный монтаж). Плиты устанавливают заранее и подливают цементным раствором. В данном случае важно, чтобы нижняя часть металлической колонны имела строганую поверхность.

Независимо от выбранного способа установки, основной акцент должен быть сделан на точности расчета металлических колонн, проверке соответствия изделий установленным стандартам, а также высоком качестве монтажных работ.

Способы соединения металлических колонн

Узлы металлических балок – это соединения нескольких стальных каркасов. Соединительные детали изготавливаются в основном промышленным способом и имеют типовые параметры. Благодаря стыковым элементам длина металлической опоры может увеличиваться в несколько раз.

Узлы крепления металлических колонн позволяют соединить обособленные друг от друга составляющие, получив в результате общую конструкцию, размеры которой будут соответствовать всем предъявляемым требованиям.

• Узлы, изготовленные для сопряжения всех металлических балок.

Состоят из нескольких частей. Различаются в зависимости от своих конструктивных особенностей и широко применяются при строительстве различных зданий. Такие узлы могут изготавливаться как промышленным способом, так и в рамках возведения определенного строительного объекта.

• Сопряжения со специальными колоннами из стального материала.

Балочная конструкция может соединяться с металлическими опорами при помощи шарнирного или жесткого крепления. Однако большинство специалистов рекомендует опирать балки поверх и подавать всю нагрузку только в центральной части профильного каркаса колонны.

При осуществлении крепежа с боковой стороны, помимо сжимающей нагрузки во всем каркасе, возникает момент, при котором из-за действия данной силы появляется дополнительная линия нагрузки, отклоняющаяся от центральной оси (т. е. нагрузка на металлический каркас увеличивается).

Для правильного распределения нагрузки на каркас каждое его ребро должно выступать от своего уровня в среднем на 1,5-2 см. Впоследствии эти же ребра придется немного укоротить, чтобы общая нагрузка могла передаться на всю площадь конструкции.

• Процесс опирания балок с верхней части металлических колонн.

Так же, как и в вышеописанном способе, следует опереть балки через ребро и довести до головки колонн. После этого их необходимо соединить и закрепить при помощи болтов.

Между балками нужно будет установить соответствующие пластины, чтобы в дальнейшем не пришлось стягивать их вместе. Стоит отметить, что можно опереть сразу две балки на один оголовок колонны.

Ключевым элементом рассматриваемой соединительной схемы является балка, расположенная на нижней полке на самом оголовке каждой колонны. Обратите внимание, что ее придется усилить ребром.

Ребро следует закрепить таким образом, чтобы оно оказалось над самой полкой колонны.

Следующим шагом будет скрепление балок при помощи болтов и накладных пластинок (не забывайте следить за равномерным распределением нагрузки).

Во избежание образования излишних узлов опирания металлических колонн не следует соединять все балки с верхней части. Ребра на колоннах в данном случае не потребуются. Между ними рекомендуется оставить небольшое расстояние (1-2 см).

• Шарнирные крепления на колонны сбоку.

При любом креплении сбоку необходимо определять степень отклонения линии нагрузки от центральной оси. Использование шарнирного крепежа повлечет за собой передачу нагрузки только через опорное ребро и только на опорный стол.

Для изготовления опорных столиков обычно используют прочные стальные листы. Присоединяются столики при помощи сварки с трех основных сторон. Общая ширина опорного столика должна на 2–4 см превышать размер балочного ребра.

Отверстия делают таким образом, чтобы их диаметр на 0,3-0,4 см превышал диаметр используемых для присоединения болтов.

При использовании шарнирных крепежей ребра в колонну каркаса не потребуются. Между опорным ребром и колонной устанавливается металлическая прокладка толщиной не более 0,5 см.

• Сопряжение с металлическими колоннами в жестком варианте.

Изготовить соединительный элемент можно не только при помощи болтов, но и с использованием сварочного аппарата.

Стоит отметить, что применение болтов считается наиболее оптимальным вариантом, поскольку в этом случае почти все детали разрабатываются и выпускаются на производстве. То есть при сборке каркаса потребуется лишь установить детали и посильнее затянуть болты.

Между опорными балками и колонной нужно будет проложить несколько тонких стальных листов, чтобы все элементы плотно прилегали друг к другу. Даже незначительные зазоры недопустимы.

Соединение и монтаж колонн

Изначально необходимо создать фундамент под металлическую колонну. В зависимости от тяжести здания выбирается тип основания, это может быть ленточный, свайный или же монолитный.

После этого монтируется база колонны. Она устанавливается в фундамент, а после заливается. Затем монтируется ствол и капитель, это классический вариант монтажа любых колонн. Достаточно редко встречаются части колонны из металла, лишь в том случае, когда конструкция действительно внушительных размеров.

В большинстве ситуаций это цельный вариант, монтаж которого происходит по единому алгоритму. Колонна поднимается, наводится и опускается на основание, а затем происходит закрепление.

При использовании конструкции в качестве несущей для тяжелых зданий, может понадобиться добавить узлы металлических колонн, они бывают разными:

• Стойка соединяется с фундаментом при помощи базы. Может осуществляться крепление с помощью болтов или специальных замков.
• Сопряжение основных балок, когда необходима большая длина и ее сложно создать в виде единой конструкции.
• Соединение с опорой. Оно должно быть организовано таким образом, чтобы равномерно распределялся вес на все несущие конструкции.

В зависимости от требований конкретного объекта осуществляется расчет металлической колонны. Учитываются размеры, прочность сплава, а также необходимые особенности конструкции. В результате для каждого здания используется свой тип колонн и применяется разработанная для них система монтажа.

Металлические конструкции активно используются в самых разных сферах строительства. Они актуальны для жилых, коммерческих и промышленных зданий любых размеров. Большое разнообразие сплавов, форм и конструкций позволяет подобрать оптимальный вариант к архитектурному плану. Нередко именно благодаря этим элементам удается создать максимально функциональный и привлекательный по внешнему виду проект.

Источник: zpu-tmb.ru