Подбор колонн для промышленного здания. Железобетонные колонны

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

Виды колонн одноэтажных промышленных зданий. Назначение закладных деталей.

Для устройства каркасов одноэтажных промышленных зданий применяют желœезобетонные и стальные колонны.

Желœезобетонные 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-желœезобетонные столбики; 8-фундаментная балка.

Рис. 26. Основные типы желœезобетонных 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 панелœей.

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 всœего 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 панелœей (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 панелœей 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, соединœенными 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.

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).

Колонны фахверков

Помимо основных колонн в зданиях предусматривают фахверковые колонны, устанавливаемые в торцах зданий и между основными колоннами крайних продольных рядов при шаге 12 м и длине стеновых панелей 6 м. Предназначены они для восприятия ветровых усилий и массы стен.

Фахверковые колонны шарнирно крепят к фундаменту сваркой закладных деталей колонны и опорного листа, установленного поверху фундамента строго по осям (узел 2, рис.11). Колонны фахверка крепят к конструкциям покрытия с помощью листового шарнира (узел 1, рис.11). Такое соединение обеспечивает передачу ветровых нагрузок на каркас здания и устраняет вертикальные воздействия покрытия на колонны фахверка.

Унифицированные железобетонные колонны для торцового фахверка двух типов (I и II) применяются в случаях, приведенных в таблице 1. В остальных случаях применяют стальные колонны фахверков. Конструкции колонн приведены на рис. 11.

Таблица 1

Колонны типа I имеют постоянное поперечное сечение по высоте (h = 300 мм), что позволяет размещать их верхнюю часть в зазоре между торцовой стеной и пристенной балкой покрытия и крепить их к верхнему поясу балки с помощью листового шарнира (узел 1, рис. 11).

Колонны типа II имеют переменное сечение по высоте (Н в и Н н, рис. 11) . Верхняя часть колонны (Н в) имеет такое же сечение, как и колонны типа I (h=300мм) и крепится к верхнему поясу стропильной балки аналогично колоннам типа I (узел 1, рис.11).

Огромное количество людей при упоминании такого слова, как «колонна», сразу вспоминают античные, декоративные памятники архитектуры и здания с широкими резными колоннами, поддерживающими перекрытие. Но помимо таких архитектурных объектов, выполняющих декоративную функцию, существуют и железобетонные колонны промышленных зданий, которые выполняют опорную функцию для поддержания каркаса здания.

Особенности конструкций

Колонны, изготовленные из армированного бетонного раствора, переставляют собой вертикальные изделия, обладающие относительно небольшими габаритами формы поперечного сечения, если сравнивать с их высотой или длиной.

Такие строительные элементы применяются в основном для создания каркасов связевого или рамного типа, а также их используют в качестве опор, распределяющих нагрузку, для иных строительных элементов:

• Балки;
• Ригеля;
• Прогоны.

Основные свойства и характеристики

ЖБИ колонны — это изделия обладающие следующим набором свойств:

• Высокая устойчивость к агрессивным воздействиям окружающей среды;
• Полное соответствие заявленным несущим способностям;
• Устойчивость к разнообразным воздействиям сейсмического характера;
• Непроницаемость для влаги;
• Устойчивость к минусовым температурам.

Инструкция по выбору той или иной конструкции предусматривает ориентир на соответствие следующим параметрам:

1. Данные полученные в результате генеалогических исследований;
2. Погодные условия и климатический пояс, в которых будет эксплуатироваться опора;
3. Высота строящегося здания или его этажность;
4. Функциональное предназначение здания, в сооружении которого участвуют колонны.

Основной и самой важной технической характеристикой ЖБИ опор является именно несущая способность. Чем выше показатели данного параметра, тем ниже колонна располагается в здании. Изделия с наивысшей несущей способностью могут использоваться в сооружение нижних этажей или подвальных помещений.

Для многоэтажных зданий обычно используются колонны, конструкция которых наделена несколькими консольными выступами, предусмотренными на высоте в 2,5 и 3 метра. Отметки такого типа являются обозначением конца этажа, потому что именно на них фиксируются балки перекрытия для обустройства следующего уровня. Таким образом и формируется каркас высотных строений.

Колонны, которые используются для возведения зданий в один этаж, являются более высокими и не предусматривают наличие выступов. Такие опоры могут использоваться для строительства промышленных или сельскохозяйственных помещений.

Нормативная документация

К ЖБИ изделиям такого типа относятся с большой степенью ответственности и предъявляют строжайшие требования. Элементы данного типа изготавливаются в полном соответствии с стандартизованной документацией. Над ними производят огромное количество различных проверок и испытаний на прочность, надежность, жесткость и способность противостоять растрескиванию.

Все основные требования и стандарты для ЖБИ опор содержатся в следующих документах:

• ГОСТ 25628 от 1990 года регламентирует параметры колонн для возведения одноэтажных строений;
• ГОСТ 18979 от 1990 года регламентирует параметры колонн для возведения многоэтажных строений;

Обратите внимание! В данных ГОСТах сваям-колоннам присваивается такое обозначение «СК.40.2.5-1». Данное обозначение говорит о том, что длина подобных элементов составляет 0,4 м, а ширина их составляет 0,2 м.

• Серия ИИ 04-1 регламентирует параметры изделий для создания связевого каркаса;
• Серия 1.423.1-3/88 оговаривает параметры колонн, являющихся основой для сооружения одноэтажных помещений промышленного назначения;
• Серия 1.823.1-2 оговаривает характеристики изделий для сооружения конструкций сельскохозяйственного назначения.

Цена на такие изделия относится к разряду достаточно высоких и поэтому важно следить чтобы, потраченные средства были оправданы. По параметрам долговечности и прочности колоны из армированного бетона не имеют аналогов среди всего ассортимента ЖБИ изделий. Именно такие характеристики обуславливают то, что колонны становятся теми изделиями, вокруг которых и строится здание.

Из чего изготавливаются колонны

К выбору материала для изготовления таких несущих конструкций подходят с особой тщательность, ведь именно от него зависят основные показатели готового изделия. Современные элементы, изготавливаются с применением растворов марки от М300 до М600 с укрепленным каркасом, выполняемым с помощью жестких стержней и проволоки. Арматура из стали может быть напряженной или ненапряженной.

Именно такое стальное упрочнение позволит колонне обладать необходимым уровнем прочности, долговечностью и способностью претерпевать колоссальные нагрузки от плит перекрытия.

Монтаж железобетонных колонн своими руками производится в специализированные стаканы или в монолитные фундаменты. Колонные фундаменты — это изделия, выполняемые также из армированного бетона. Такие элементы обладают просто огромным запасом прочности, что позволяет им надежно удерживать изделия данного типа, исключая перемещение и наклон.

На фото — фундамент под установку

Классификация изделий

Существует несколько видов классификаций таких ЖБИ конструкций по различным признакам и особенностям готового элемента.

Виды

По виду такие конструкции делятся всего на две основные группы:

1. С консолями — для сооружения зданий, возводимых при помощи мостовых кранов:

• Прямоугольные – для зданий высотой 9,6м;
• Двухветвевые – для зданий высотой более 9,6 м;

Обратите внимание! Изделие такого типа состоит из надкрановой части, на которую как раз и опирается перекрытие, и подкрановой части, которая служит опорой для балки и воспринимает нагрузку от перекрытия.

1. Бесконсольные — для строительства зданий, которые производится без использования мостовых кранов.

Унифицированные размеры железобетонных колонн с консолями также разделяются в зависимости от типа поперечного сечения:

• С прямоугольным сечением – 400/400, 400/600, 400/800, 500/500, 500/600, 500/800(мм);
• С двухветвевым сечением – 400/1000, 500/1000, 500/1300, 500/1400, 500/1550, 600/1400, 600/1900, 600/2400 (мм).

По сечению

Согласно типу поперечного сечения конструкции могут быть:

• Круглые;
• Прямоугольные;
• Квадратные.

По технологии изготовления

Согласно методу, с помощью которого изготавливается, опорная конструкция может быть:

• Монолитной . Изготовление производится прямо на строительной площадке методом в опалубку, в которую заранее уложен армирующий каркас;

• Сборной . Опоры данного вида полностью изготавливаются в промышленных условиях на заводах изготовителях. Транспортировка таких изделий к участку застройки производится с помощью специализированной техники.

По положению

В зависимости от положения колонны в создаваемой железобетонной конструкции каркаса строящегося здания изделия делятся на:

• Колонны среднего ряда;
• Колонны крайнего ряда;
• Фасадные изделия.

Фасадные элементы обладают увеличенной консолью, которая и обеспечивать возможность опоры на нее фасадных покрытий. Имеющиеся в данной консоли отверстия предназначаются для проведения коммуникационных стояков.

Также существуют фасадные изделия с длинными консолями для обустройства балконов и лоджий.

Некоторые особенности расчета

Такие параметры, как длина, наличие закладных элементов, сечение, и несущие способности колонны определяются методом расчета на этапе проектирования конструкции. В огромном количестве случаев используются именно сборные ЖБИ изделия, которые обладают длинной, равной двум этажам сооружаемого строения.

Первое, с чем необходимо определиться с помощью расчета, это площадь сечения изделия из бетона, которая позволит сохранить равномерность сжатия. Данная величина определяется по следующей формуле:

A = F / Rb, где:

• A – площадь сечения изделия;
• F – сжимающая сила;
• Rb – прочность бетонного раствора на сжатие.

Пример расчет железобетонной колонны:

F= 50 тонн. обладающий прочностью на сжатие в 200 кгс/см2.

А =50000/200 = 250 см2

Сторона квадрата сечения будет равна:

А=√250= 16 см.

После того как площадь сечения известна, следует расчет с учетом коэффициентов, обозначающих условия работы, точность монтажа и иные условия, которые способны повысить размеры сечения. Также следует учитывать внецентренное сжатие с учетом случайного эксцентриситета и гибкость создаваемой конструкции, которая увеличивается пропорционально высоте изделия.

Расчеты эти могут быть настолько громоздкими и сложными, что их производство зачастую сопряжено с высокой вероятностью допущения ошибок. Да и при нынешних возможностях современной вычислительной техники, производить подобные расчеты вручную просто нецелесообразно. Ну а если определить площадь сечения колонны необходимо в, так сказать, полевых условиях тогда вам, конечно, придется считать вручную.

В любом случае расчет должен учитывать не только собственную прочность колонны, но и возможность ее взаимодействия с фундаментом и перекрытиями строения. Поэтому расчетное сечение следует увеличить хотя бы из конструктивного взгляда на усиление конструкции.

Что учесть перед покупкой

Перед тем как приобретать колонны для сооружения здания или помещений промышленного или сельскохозяйственного типа следует найти производителя, у которого можно по приемлемой цене приобрести продукцию хорошего качества.

Для того чтобы заказать и приобрести опорную ЖБИ конструкцию необходимо будет предоставить следующие данные:

• Набор рабочих чертежей, по которым проектировалась необходимая колонна;
• Предполагаемая этажность и высота;
• Форма;
• Размер поперечного сечения;
• Наличие закладных деталей;
• Расположение участка под застройку для того, чтобы верно рассчитать затраты на транспортировку готового изделия.

В заключение

Колонны – чрезвычайно важное, прочное и надежное изделие для сооружения заданий. Выбирая такие опоры, следует ориентироваться на данные, которые указывает ГОСТ на железобетонные колонны для промышленных зданий, сельскохозяйственных, одноэтажных и многоэтажных. Помимо данных нормативных документов, следует также опираться на расчет внецентренно сжатой железобетонной колонны, который непременно должен присутствовать в проекте.

Ну а монтаж ЖБИ опоры не составит никакого труда, главное, чтобы изделие обладало всеми заявленными характеристиками, ведь именно от них зависит прочность и надежность строения. А видео в этой статье поведает вам еще больше о таком важном для строительства элементе, как колонны из армированного бетона.

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.