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
- сплошностенными, имеющими сплошную стенку между поясами, и
- сквозными, в которых пояса соединены решеткой или планками.
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.
Сечения сплошностенных колонн обычно выполняют из широкополочных двутавров типа К или Ш, или 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 широкополочных двутавров типа К или Ш, или 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.
Опорные столики.
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.
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.
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 необходимо усилить. 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 тольго горизонтальную нагрузку (ветровые) и одновременно нагрузку от стен (несущие).
