Сварные колонны

ОБОСОБЛЕННОЕ СТРУКТУРНОЕ ПОДРАЗДЕЛЕНИЕ «АЛЧЕВСКИЙ СТРОИТЕЛЬНЫЙ КОЛЛЕДЖ» ГОСУДАРСТВЕННОГО ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО УЧРЕЖДЕНИЯ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ ЛУГАНСКОЙ НАРОДНОЙ РЕСПУБЛИКИ «ДОНБАССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Сварные колонны и стойки

Разработал:

преподаватель высшей категории АСК Дон ГТУ Боровик Владимир Анатольевич

Колонна – это вертикально расположенный элемент передающий нагрузку от вышележащих конструкций на фундаменты и работающая при этом на сжатие. Сечение стержней колонн может быть сплошное или сквозное

Стальные колонны делятся:

• по типу —колонны с постоянным и с переменным по высоте сечениями;
• ступенчатые и раздельные;
• по конструкции сечения стержня —сплошные и сквозные (решетчатые);
• по способу изготовления —сварные и клепаные.

Колонна состоит из трёх основных частей:

1. Оголовок – служит опорой, на которую опирается конструкция, нагружающая колонну, работает только на сжатие.

2. Стержень – основной несущий элемент колонны передаёт нагрузку от оголовка к базе, работает на сжатие и продольный изгиб.

3. База – передаёт нагрузку от стержня к фундаменту, и служит для закрепления колонны на фундаменте, работает на сжатие и растяжение.

ОГОЛОВОК

Оголовки служат для восприятия нагрузок от опирающихся на колонны или примыкающих к ним элементов (балок, ферм и т. д.). Конструкция оголовка зависит от типа сечения колонны и способа опирания на нее балок или ферм.

Наиболее точную передачу усилия по оси колонны можно достичь, располагая торцевые опорные ребра над ребром, поддерживающим плиту

БАЗА КОЛОННЫ

База колонны служит для распределения сосредоточенного давления от стержня колонны по площади фундамента и обеспечивает закрепление нижнего конца колонны в соответствии с принятой расчетной схемой.

Различают два основных типа баз — шарнирные и жесткие.

1 — анкерные болты;

2 — опорные плиты;

3 — траверсы

Виды сечений колонн

Сечение стержней колонн может быть сплошное или сквозное. Стержни колонн выполняют из одиночных широкополочных двутавров или составляют из нескольких прокатных профилей. Составные стержни подразделяются на сквозные и сплошные. Сквозные в свою очередь делятся на безраскосные, решетчатые и перфорированные.

Стержни колонн могут быть цельными и составными. Цельные стержни выполняются из одного профиля, составные – из нескольких профилей или листов

Сечения цельных стержней колонн:   а  – из обыкновенных двутавров;   б  – из двутавров с параллельными гранями полок типа К;   в  – из труб

Сечение составных стержней колонн со сплошной связью

Типы колонн

• колонны постоянного сечения;
• колонны переменного сечения (ступенчатые);
• колонны раздельного типа.

Колонны постоянного сечения используются в бескрановых зданиях

и в зданиях с возможностью применения подвесных и мостовых

электрических грузоподъемных механизмов грузоподъемностью до

20т, как правило с полезной высотой от уровня пола до низа стропильных ферм не более 12м.

При использовании кранов грузоподъемностью более 15 т применяются ступенчатые колонны состоящие из двух частей, верхняя часть обычно представляет из себя сварную или прокатную двутавровую балку, нижняя часть состоит из шатровой и подкрановой ветви которые соединяются между собой либо связями в виде сплошного листа, либо сквозной решеткой из горячекатаных уголков.

Колонны раздельного типа применяются в зданиях с кранами грузоподъемностью более 150 т и высотой 15-20м. Шатровая и подкрановая стойка в такой конструкции соединяются между собой рядом гибких в вертикальной плоскости горизонтальных планок за счет чего идет разделение восприятия нагрузок, подкрановая стойка воспринимает только вертикальное усилие от мостового крана, а шатровая ветвь собирает все нагрузки от каркаса и покрытия здания.

В зависимости от того, как передается колонной нагрузка, различают центрально и внецентрально сжатые колонны. 

Центрально сжатые колонны работают на продольную силу, приложенную по оси колонны и вызывающую равномерное сжатие поперечного сечения.   Внецентрально сжатые колонны, кроме осевого сжатия от продольной силы, работают также на изгиб от момента.  

Внецентрально сжатые колонны (рис.В) кроме своего сжатия, воспринимают ещё и изгиб от момента, созданного внецентральным приложением продольного усилия.

Центрально сжатые колонны (рис. А) воспринимают продольную силу F, приложенную по оси колонны, и вызывающую в ней сжатие, распределено равномерно по площади поперечного сечения.

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.

Компоновка сечения 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 сквозных 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.