В каркасах одноэтажных производственных зданий применяются стальные колонны трех типов: постоянного по высоте сечения, переменного по высоте сечения - ступенчатые и в виде двух стоек, нежестко связанных между собой, - раздельные.
В колоннах постоянного по высоте сечения нагрузка от мостовых кранов передается на стержень колонны через консоли, на которые опираются подкрановые балки. Стержень колонны может быть сплошного или сквозного сечения. Большое достоинство колонн постоянного сечения (особенно сплошных) - их конструктивная простота, обеспечивающая небольшую трудоемкость изготовления. Эти колонны применяют при сравнительно небольшой грузоподъемности кранов (Q до 15-20 т) и незначительной высоте цеха (Н до 8-10 м).
При кранах большой грузоподъемности выгоднее переходить на ступенчатые колонны, которые для одноэтажных производственных зданий являются основным типом колонн. Подкрановая балка в этом случае опирается на уступ нижнего участка колонны и располагается по оси подкрановой ветви.
В зданиях с кранами, расположенными в два яруса, колонны могут иметь три участка с разными сечениями по высоте (двухступенчатые колонны), дополнительные консоли и т. д.
При кранах особого режима работы либо делают проем в верхней части колонны (при ее ширине не менее 1 м), либо устраивают проход между краном и внутренней гранью верхней части колонны.
Генеральные размеры колонн устанавливаются при компоновке поперечной рамы.
В раздельных колоннах подкрановая стойкa и шатровая ветвь связаны гибкими в вертикальной плоскости горизонтальными планками. Благодаря этому подкрановая стойка воспринимает только вертикальное усилие от кранов, а шатровая работает в системе пoпepeчной рамы и воспринимает все прочие нагрузки, в том числе горизонтальную поперечную силу от кранов.
Колонны раздельного типа рациональны при низком расположении кранов большой грузоподъемности и при реконструкции цехов (например, при расширении).
а – постоянного сечения
б, в – переменного сечения ступенчатые (с одним уступом)
г – ступенчатая раздельного типа
23. Типы сечений стальных колонн одноэтажных производственных зданий.
Типы и размеры сечений внецентренно-сжатых колонн назначают предварительно. В колоннах постоянного сечения высоту сечения h принимают примерно 1/15l при высоте колонн 10-12 м; 1/18l - при высоте 14-16 м и 1/20l при высоте более 20 м (l - расстояние от верха фундамента до нижнего опорного узла фермы покрытия). В колоннах переменного сечения высоту сечения h 2 надкрановой части принимают в пределах 1/8 – 1/12 высоты l (обычно h 2 =500 мм и реже 750-1000 мм), а высоту сечения h 1 , подкрановой части-1/10 – 1/20l в зависимости от высоты l 1 и типа сечения (сплошного или сквозного). Сплошное сечение по условиям экономии металла и трудоемкости изготовления назначают при высоте сечения h до 1 м, сквозные - при h >1,2 м. Некоторые типы поперечных сечений колонн показаны на рисунке 7.2.
а – в, ж – сплошные, г – з - сквозные
Чтобы провести строительный процесс частного или многоэтажного дома, не обойтись без применения железобетона. Что такое железобетон? Бетон – это строительный материал, который обладает невысоким показателем прочности. Этот показатель может варьироваться в зависимости от способа изготовления бетона, а также марки, которая была использована для производства. Но, так или иначе, использовать бетон все еще небезопасно за счет высокого уровня хрупкости. Именно поэтому его дополнительно армируют. Для данной цели чаще всего применяется сталь или другой тип металла. Желательно, чтобы он не поддавался образованию коррозии на поверхности. На основе железобетона могут изготовляться плиты перекрытия, а также жби колонны , которые незаменимы в частном или многоэтажном домостроении. Обратите внимание, что обращаться нужно только к профессиональным компаниям по производству. Только в таком случае строительство будет безопасным. Рассмотрим основные особенности и преимущества использования железобетонных колонн, какими техническими характеристиками они обладают.
Основные плюсы применения
Применение железобетона обширное за счет большого количества положительных сторон эксплуатации. Главное преимущество – это высокий уровень жесткости и стойкости к различным нагрузкам. Современные железобетонные колонны способны выдержать большой вес плит перекрытий. Также к преимуществам таких колонн можно отнести такие факторы:
- Высокий уровень жесткости и долговечность применения. Обратите внимание, что такие колонны на основе железобетона можно использовать более, чем 100 лет. Стоит отметить, что уровень прочности не уменьшается со сроком эксплуатации. Именно поэтому здание можно будет эксплуатировать безопасно долгое время;
- Стойкость к огню. Два основных материала изготовления – это бетон и сталь. Данные материалы не подвергаются процессу горения, что также положительно влияет на эксплуатацию дома и безопасность проживания в нем;
- Статические и динамические нагрузки никак не влияют на применение железобетонных колонн. Даже сильная вибрация земли не будет способствовать разрушению или деформации современных колонн данного типа.
Но также стоит отметить некоторые негативные стороны применения: большой вес колонн (транспортировать их очень тяжело, устанавливать колонны также), теплопроводность довольно высокая. Но, как правило, высокий показатель колонн не сильно влияют на проживание в доме.
1 0 11 12 ..Железобетонные колонны промышленных зданий
Колонны в системе каркаса воспринимают вертикальные и горизонтальные постоянные и временные нагрузки. Для массового индустриального строительства разработаны типовые конструкции сборных железобетонных колонн для зданий с опорными мостовыми кранами и для бескрановых зданий.
Железобетонные колонны для зданий с мостовыми кранами имеют консоли для опирания подкрановых балок. Для бескрановых зданий применяют колонны без консолей.
По расположению в системе здания колонны делят на крайние (расположенные у наружных продольных стен), средние и торцовые (расположенные у наружных поперечных (торцовых) стен).
Для бескрановых зданий высотой от 3 до 14.4 м разработаны колонны постоянного сечения (рис. 7). Размеры сечения колонн зависят от нагрузки и длины колонн, их шага и расположения (в крайних или средних рядах) и могут быть квадратными (300х300, 400х400 мм) или прямоугольными (от 500х400 до 800х400 мм). В фундаменты их заглубляют на 750 - 850 мм.
Рис. 7. Типы железобетонных колонн для бескрановых зданий
Для зданий с опорными мостовыми кранами легкого, среднего и тяжелого режимов работы и грузоподъемностью до 300кН разработаны колонны переменного сечения высотой от 8.4 до 14.4 м (рис.8), а для зданий с кранами грузоподъемностью до 500кН – двухветвевые колонны высотой от 10.8 до 18 м (рис.9).
Размеры колонн переменного сечения в подкрановой части составляют от 400х600 до 400х900 мм, в надкрановой – 400х280 и 400х600 мм. Колонны двухветвевые имеют размеры в подкрановой части 500х1400 и 500х1900, а отдельных ветвей – 500х200 и 500х300 мм.
Рис. 8. Типы сплошных железобетонных колонн для зданий с
мостовыми опорными кранами
Рис. 9. Типы двухветвевых железобетонных колонн для зданий
с мостовыми опорными кранами
В зданиях с тремя и более кранами в пролете для безопасности персонала, обслуживающего краны и подкрановые пути, предусматривают сквозные проходные галереи вдоль подкрановых путей в уровне верха подкрановых балок размером 0.4х2.2 м (рис.10).
Рис. 10. Двухветвевые железобетонные колонны
с проходами в уровне крановых путей
В железобетонных колоннах имеются стальные закладные элементы для крепления стропильных конструкций, подкрановых балок, стеновых панелей (в крайних колоннах) и вертикальных связей (в связевых колоннах). В местах опирания стропильных конструкций и подкрановых балок через стальные листы пропущены анкерные болты.
В зданиях с подстропильными конструкциями длину колонн принимают на 600 мм меньше (см рис. 8,9,10).
Виды колонн одноэтажных промышленных зданий. Назначение закладных деталей.
Для устройства каркасов одноэтажных промышленных зданий применяют железобетонные и стальные колонны.
Железобетонные колонны одноэтажных промышленных зданий (рис. 26) бывают с консолями и без них (если отсутствуют мостовые краны). По расположению в плане их подразделяют на колонны средних и крайних рядов.
Учитывая зависимость отпоперечного сечения колонны бывают прямоугольные, таврового профиля и двухветвевые. Размеры поперечного сечения зависят от действующих нагрузок. Применяют следующие унифицированные размеры сечений колонн: 400х400,
Рис. 25. Фундаменты одноэтажных промышленных зданий а) типы фундаментных балок; б), в) детали фундаментов крайнего ряда колонн; 1-песок; 2 - щебеночная подготовка; 3 - Асфальтовое или бетонное покрытие (отмостка); 4-гидроизоляция; 5-колонна; 6-шлак или крупнозернистый песок; 7-железобетонные столбики; 8-фундаментная балка.
Рис. 26. Основные типы железобетонных колонн одноэтажных промышленных зданий. а) прямоугольного сечения для здания без мостовых кранов при шаге 6м; б) то же, при шаге 12 м; в) двухветвевые для зданий без мостовых кранов; г) прямоугольного сечения для кранов с мостовыми кранами; д) то же, двутаврового сечения; е) двухветвевые для зданий с мостовыми кранами; ж) общий вид колонны; 1 -закладная деталь для крепления несущей конструкции покрытия; 2 ,3 -то же, подкрановой балки; 4 -то же, стеновых панелей.
Рис. 27. Основные типы стальных колонн
а) постоянного сечения, б), г) переменного сечения, д) раздельная
600х600, 400х800, 500х500, 500х600, 500х800 мм - для прямоугольных; 400х600 и 800х800 мм - для тавровых и 400х1000, 500х1000, 500х1300, 500х1400, 500х500, 600х1400, 600х1900 и 600х2400 мм - для двухветвевых. Колонны бывают из нескольких частей, которые собирают на строительной площадке.
Колонны с консолями состоят из надкрановой и подкрановой ветвей. Сечение- подкрановых ветвей чаще всего квадратное или прямоугольное: 400х400 или 500х500мм. Для изготовления колонн применяют бетон классов В15, В40 и арматуру различных классов.
Длину колонн принимают с учетом высоты цеха и глубины их заделки в фундамент, которая должна быть: для колонн прямоугольного сечения без мостовых кранов - 750 мм, для колонн прямоугольного и двутаврового сечения с мостовыми кранами - 850мм; для двухветвевых колонн-900- 1200 мм.
В колоннах предусматриваются закладные детали (рис.2б,ж):
1 - для крепления несущих конструкций покрытия (стальной лист, приваренный к специальной арматуре); 2 - для крепления подкрановых балок от опрокидывания под действием тормозных сил; 3 - для крепления подкрановых балок от смещения (стальной лист с четырьмя болтами М16); 4 - для крепления стеновых панелей (63х5, приваренных к арматуре каркаса до бетонирования колонн).
Кроме базовых колонн для устройства фахверков используют фахверковые колонны. Их устанавливают вдоль здания при шаге крайних колонн 12 м и размере панелей стен 6 м, а также в торцах зданий.
Стальные колонны одноэтажных зданий могут иметь постоянное по высоте сечение и переменное. В свою очередь, колонны с переменным сечением бывают с подкрановой частью сплошного и сквозного сечения (рис.27). Сквозные колонны подразделяют на колонны с ветвями, соединенными связями, и колонны раздельные, которые состоят из независимо работающих шатровой и подкрановой ветвей. Колонны постоянного сечения используют при применении кранов грузоподъемностью до 20 т и высоте здания до 9,6 м.
В случаях, когда колонны в основном работают на центральное сжатие, применяют колонны сплошного сечения. Для изготовления сплошных колонн применяют широкополочный прокатный или сварной двутавр, а для сквозных колонн бывают использованы также двутавры, швеллеры и втолки.
Раздельные колонны устраивают в зданиях с тяжелыми мостовыми кранами (125т и более). В нижней части колонн для сопряжения с фундаментами предусматривают стальные базы (башмаки). Базы к фундаментам крепят анкерными болтами, закладываемыми в фундамент при их изготовлении. Нижнюю опорную часть колонны вместе с базой покрывают слоем бетона
Виды колонн одноэтажных промышленных зданий. Назначение закладных деталей. - понятие и виды. Классификация и особенности категории "Виды колонн одноэтажных промышленных зданий. Назначение закладных деталей." 2017, 2018.
В одноэтажных промышленных зданиях сборные Железобетонные колонны применяют сплошные прямоугольного сечения (рис. 53, а, б) и сквозные двухветвевые (рис. 53, в). В зданиях, оборудованных мостовыми кранами, колонны имеют консоли для опирания на них подкрановых балок, на которые укладывают рельсы для передвижения крана. Унифицированные колонны имеют высоту, кратную модулю 600 мм. Проектная высота колонны (Н) исчисляется от уровня чистого пола помещения, т. е. от отметки 0, 000 до верха колонны без учета ее нижнего конца длиной 900-1350 мм, заделываемого в фундамент.
Рис. 53. Типы сборных железобетонных колонн одноэтажных промышленных зданий: а - для бескрановых зданий; б-крановые прямоугольного сечения; в - крановая двухветвевая для средних рядов
Часть колонны, расположенную выше консолей, называют над-крановой, ниже - подкрановой. Надкрановую часть колонны, поддерживающую элементы покрытия, называют надколонником. В двух-ветвевых колоннах надколонник выполняют из одной ветви, вследствие чего для опчрания подкрановых балок создаются уступы. Верхний торец колонны имеет стальной закладной лист с анкерными болтами для крепления несущих элементов покрытия. Стальные закладные детали предусматривают также в местах установки подкрановых балок и связей и, кроме того, в боковых плоскостях крайних колонн (для крепления стен).
Для выверки положения колонн при их монтаже предусмотрены риски в виде вертикальных канавок треугольного профиля. Их наносят на четырех гранях колонн (вверху и внизу), а также на боковых гранях консолей колонн.
Колонны изготовляют из бетона марок 200, 300 и 400, рабочую арматуру - из стали класса А-Ш.
Колонны фахверка (вспомогательного каркаса) устраивают торцовых фахверках и фахверках продольных стен одноэтажных промышленных зданий при длине стеновых панелей 6 и 12 м.
Колонны рассчитывают на нагрузку от ветра и массыпанельныхстен. устанавливают колонны на самостоятельные фундаменты. Наружная грань колонн рассполагается в плоскости внутренней поверхности стен.
Колонны изготовляют из бетона марок 200--400, рабочая арматура - из стали класса А-Ш.
26. Расчёт и конструирование колонн сплошного сечения
Изгибающие моменты и поперечные силы в сечениях колонны определяют как в консольной балке, загруженной внешней нагрузкой и реакцией Re. Обычно расчётными являются 4 сечения по длине колонны.
Сечения колонн рассчитывают с учетом влияния продольного изгиба (если λ>34-12* Мmin/Mmax-необходим учёт продольного изгиба) на значение эксцентриситета продольной силы
ea-случайный эксцентриситет
ea-MAX { 20 мм
ρmin=5Nsd/(fyd*b*h) As1= As2=(ά*fcd*bw*d)/fyd * (άm,1- άn*(1-άn/2))/(1-δ)
άm,1= M sd /(ά*f cd *b w *d 2)- относительный момент δ=c/d
άn= N sd /(ά*f cd *b w *d)- относительная величина продольной силы
Колонны из плоскости поперечной рамы проверяю на устойчивость как сжатые элементы. Колонны проверяют на усилия, возникающие при транспортировке и монтаже.
Короткие консоли колонн рассчитывают на действие опорного давления от подкрановых балок
V rd , ct =*b w *d<=V rd , ct , max =0,5*b w *d*f cd *ϒ
Площадь сечения продольной арматуры консоли определяют по изгибающему моменту у грани колонны, увеличенному на 25%.
A s 1 =1,25*M/((f yd *(d-c 2))
Конструирование колонн:
Бетон не ниже С12/15, для сильно загруженных-С20/25
