Основная классификация стальных колонн

КОЛОННЫ стальные сварные сплошностенные и сквозные

Классификация колонн

Стальные колонны могут быть трех типов:

постоянного по высоте сечения,

ступенчатые,

раздельные.

Колонны постоянного по высоте сечения (т.е. без изменения габарита сечения, но при этом площадь сечения колонны может меняться по высоте колонны в зависимости от расчетных усилий) применяются:

в зданиях без мостовых кранов;

в зданиях с кранами с опиранием подкрановых балок на консоли;

в многоэтажных зданиях;

в рабочих площадках и фахверке зданий.

Колонны ступенчатые являются наиболее рациональными в производственных зданиях с кранами грузоподъемностью более 20 т.

Колонны раздельного типа применяются сравнительно редко, лишь в частных случаях:

при низком расположении кранов большой грузоподъемности;

при многоярусном расположении кранов;

при реконструкции цехов (например, при увеличении числа пролетов).

По типу поперечных сечений, колонны или отдельные участки колонн могут быть

сплошностенчатыми, имеющими сплошную стенку между поясами, и

сквозными, в которых пояса соединены решеткой или планками.

Требования, предъявляемыми к проектированию, изготовлению и монтажу стальных сварных колонн, изложены в сводах правил

СП 16.13330.2011 «Стальные конструкции» (актуализированная редакция СНиП II-23-81),

СП 53-102-2004 «Общие правила проектирования стальных конструкций» и

СП 20.13330.2011 «Нагрузки и воздействия» (актуализированная редакция СНиП 2.01.07-85)

СП 70.13330.2012 «Несущие и ограждающие конструкции» (актуализированная редакция СНиП 3.03.01-87)

Определение размеров колонн и привязка их к разбивочным осям

Размеры поперечных сечений колонн должны определяться:

исходя из условий обеспечения прочности, устойчивости и жесткости колонны и всего здания;

в увязке с размещением подвижного и стационарного технологического оборудования, габаритов приближения и пролетов мостовых кранов, наличием проходов вдоль крановых путей;

с учетом доступности для сварки как ручной, так и автоматической.

Для определения ориентировочных размеров высоту сечения колонн рекомендуется принимать:

для колонн постоянного сечения 1/15 — 1/20 высоты колонны;

для верхней части ступенчатой колонны 1/6 — 1/10 высоты надкранового участка;

для нижней части ступенчатых колонн 1/15 — 1/22 полной высоты колонны.

Расстояние от разбивочной оси до наружной грани крайней колонны принимается 250 мм. При больших высотах колонн и значительных нагрузках — 500 мм.

Расстояние от разбивочной оси здания до оси подкранового пути принимается:

для кранов грузоподъемностью до 50 т

при отсутствии проходов — 750 мм и

при наличии проходов вдоль крановых путей — 1000 мм;

для кранов грузоподъемностью 80—125 т — 1000 мм;

для кранов грузоподъемностью более 125 т — 1250 мм.

Компановка сечений колонн.

Сечения сплошностенных колонн обычно выполняют из горячекатаных колонных или широкополочных двутавров (типа К или Ш по ГОСТ 26020), либо сварного профиля двутаврового симметричного сечения из толстолистовой стали. Применение колонн двутаврового сечения с одной осью симметрии допускается, если изгибающий момент одного знака значительно больше изгибающего момента другого знака. Компановка сечения должна быть такой, чтобы все поперечное сечение колонны было включено в работу.

Сечения сквазных колонн компонуют из двух ветвей. Сечения средних колонн — симметричные в виде горячекатаных колонных или широкополочных двутавров (типа К или Ш по ГОСТ 26020), либо сварных. В крайних колоннах для облегчения крепления стеновых панелей шатровая ветвь может быть выполнена швеллерного сечения. Соединительную решетку рекомендуется применять двухплоскостную из одиночных уголков. Решетка должна быть раскосная без стоек, чтобы в элементах решетки не возникали дополнительные усилия от обжатия поясов.

Опирание балок, стропильных ферм и подкрановых балок на колонны.

Опорные столики колонн.

Опирание балок или стропильных ферм на колонну сбоку выполняют через опорные столики. Торец опорного ребра балки или фермы и верхнюю кромку столика строгают (фрезеруют). Для небольших опорных реакций столик выполняют из уголка со срезанной полкой; для опорных реакций 300—4000 кН (30—400 т) — из толстолистовой стали.

Подкрановые консоли колонн.

Для опирания подкрановых балок (под краны небольшой грузоподъемности) или других конструкций в колоннах делают консоли, привариваемые к стержню колонны. Консоли для опирания подкрановых балок проектируются, как правило, одностенчатыми.

В месте опирания подкрановых балок на консоль стенка консоли укрепляется ребрами жесткости.

Ребра в колонне принимаются такой же толщины, как и полки консоли.

Подкрановые траверсы колонн.

В ступенчатых решетчатых колоннах для прикрепления верхнего надкранового участка и опирания подкрановых балок в месте ступенчатого изменения сечения колонны ставят траверсы, проектируемые, как правило, одностенчатыми. Применение двухстенчатых траверс допустимо лишь в случаях, когда по действующим усилиям или по конструктивным соображениям нельзя применить одностенчатую траверсу. Конструкция траверсы должна обеспечивать доступность и удобство наложения сварных швов на все прикрепляемые элементы.

Проем в стенке колонны для прохода.

Проем в стенке колонны для прохода вдоль подкрановых путей выполняется только в том случае, когда габариты мостовых кранов не позволяют организовать проход вдоль подкрановых путей вне стенки надкрановой части колонны. Размеры проема для прохода должны быть не менее 400 мм по ширине и 1800 мм по высоте.

Ослабленный проемом участок стенки должен быть усилен. Усиление стенки производят в зависимости от ширины стенки колонны. При ширине bo < 200 мм усиление выполняется из двух листов, привариваемых к стенке сварными швами с разделкой кромок (подварка корня сварного шва выполняется обязательно). При ширине bo &rt; 200 мм усиление выполняется из одного листа, привариваемого к стенке колонны угловыми швами. Для возможности установки листа "в вилку" он должен состоять из двух частей с последующей стыковкой частей между собой.

Базы колонн.

База является опорной частью колонны и предназначена для передачи усилия с колонны на фундамент. Конструкция базы должна соответствовать принятому в расчетной схеме колонны способу сопряжения ее с фундаментом (сопряжение шарнирное или жесткое) и иметь минимальное число деталей и количество сварных швов. Как правило, базы проектируются с учетом опирания колонн на заранее установленные, выверенные и подлитые опорные плиты, с верхней строганой (фрезерованной) поверхностью. Усилия от колонны на плиту передаются через фрезерованный торец колонны.

Опорные плиты баз колонн, к которым крепятся вертикальные связи, должны быть приварены к специальным закладным элементам, заделанным в фундаменте.

Соединительные планки составных колонн.

Вертикальные связи по колоннам.

Вертикальные связи по колоннам приналичии мостовых кранов проектируются двух типов: основные — выполняемые на всю высоту колонны, и дополнительные — располагаемые выше подкрановых балок.

Основные вертикальные связи воспринимают все продольные усилия и обеспечивают неизменяемость каркаса в продольном направлении.

Дополнительные связи рекомендуется устанавливать по краям температурных стыков, а также в тех панелях, где расположены поперечные связи покрытия. Дополнительные связи предназначены обеспечивать передачу продольных усилий с торцов здания и конструкций покрытия на продольные конструкции (подкрановые балки и распорки).

Вертикальные связи по колоннам выполняются следующих типов:

полураскосные, раскосные, крестовые и портальные.

ФАХВЕРК

Схема фахверка определяется местом расположения стен здания — наружные или внутренние, торцовые, поперечные или продольные; материалом стен; конструкцией стен (панелей) — несущие, самонесущие, навесные; наличием проемов.

Фахверк состоит из стоек, ригелей, элементов, передающих нагрузки с фахверка на каркас (ветровые фермы и т.д.), и элементов, обеспечивающих устойчивость фахверка.

Для обеспечения передачи горизонтальных усилий в узлы связей покрытия, стойки фахверка располагают по разбивочным осям здания. При небольшой высоте здания передача горизонтальных усилий на каркас осуществляется только в уровне покрытия (чаще на связи по нижним поясам фермы); при большой высоте зданий выполняются ветровые связи, устанавливаемые с шагом 10 — 15 м по высоте. В качестве ветровых связей используются тормозные конструкции путей мостовых кранов, торцевые переходные площадки.

Наличие ригелей в в схеме фахверка диктуется материалом и конструкцией стоек. Ригеля фахверка могут воспринимать только горизонтальную нагрузку (ветровые) и одновременно нагрузку от стен (несущие).