Здания, возведённые на базе металлоконструкций, отличаются высокой устойчивостью и прочностью каркаса. Они способны воспринимать значительные статические нагрузки без деформации несущих элементов, не боятся шквалистых ветров и обильных снегопадов. Это достигается за счёт того, что в качестве «стержней» используются стальные несущие опоры, формирующие так называемый «скелет» строения. Такие сооружения не только прочные, устойчивые, но и функциональные. Изготовление металлических колонн – одна из ключевых технологических операций строительства металлокаркасного здания.
Применение металлических колонн в качестве опор
Металлические опоры – это «стержни» здания, обеспечивающие устойчивость всей конструкции. На них устанавливаются остальные элементы строения – продольные и поперечные балки, перекрытия, раскосы, фахверк, стропильная система. Металлические колонны являются разновидностью строительных опор. Они не только воспринимают основную нагрузку, но и разделяют на зоны внутреннее пространство. От качества стали зависит надёжность конструкции и её долговечность.
В состав металлических колонн входят следующие элементы:
- Оголовок. Это верхняя часть опоры, представляющая собой небольшую площадку из толстолистового металла. Она соединяется с колонной при помощи сварки. Оголовок воспринимает нагрузку от массы строения и через связи передаёт её на другие опоры. Тем самым обеспечивается равномерное распределение массы здания, уменьшается нагрузка на грунт. На оголовке могут закрепляться и другие элементы: ригели, продольные балки. В крупных промышленных зданиях на металлокаркасной основе к оголовкам даже закрепляют рельсы, служащие путями для мостовых кранов;
- Стержень. Стержень является средней частью колонны. Его ещё называют рабочей зоной. Эта часть колонны работает на сжатие. Толщина стенок стержня, тип стали, диаметр выбираются на этапе проектирования металлоконструкции: при составлении КМ и КМД. Для усиления элемента используют рёбра жёсткости и косынки. Как правило, стержни производят из двутаврового проката;
- База. Через базу вес строения передаётся на фундамент. База – это основание колонны. Она может иметь различную конструкцию. Это зависит от диаметра и сечения стержня, способа установки колонны. База может быть сплошной или раздельной, иметь траверсы. Колонна монтируется к базе с помощью анкерных соединений;
- Консоли. Консоли устанавливают только на металлических каркасах промышленных зданий. Если планируется эксплуатация мостового крана или иного подъёмо-транспортного средства, необходимо укладывать рельсы. Они монтируются на несущие колонны. Консоли на опорах предназначены именно для фиксации подкрановых балок.
Оголовок, стержень, база и консоли – это всегда единая конструкция, связанная болтовыми, анкерными или сварными соединениями.
Типы металлических колонн
Колонны подразделяются на вспомогательные и обычные. Они отличаются размерами, сечением, конфигурацией. Вспомогательные колонные ещё называют фахверковыми. Они предназначены для сбора лестниц или монтажа сэндвич-панелей. Эти опоры имеют тонике стенки и в них можно легко проделать монтажные отверстия под крепёж.
По типу поперечного сечения колонны делят на:
- круглые;
- прямоугольные;
- двутавровые.
Каждый проект предусматривает использование строго определённого типа колонн. Учитываются и симметричность конструкции, и её размеры, и масса. Но всегда закладывается запас прочности и жёсткости металлокаркаса.
По конструктивному исполнению колонны подразделяются на:
- постоянные;
- ступенчатые;
- составные.
Последние имеют переменное сечение. Постоянные колонны используют для возведения простых бескаркасных строений: складов, ангаров. Такие опоры представляют собой единый стержень. Простые колонны рассчитаны на нагрузку до 20 тонн.
Ступенчатые колоны выбирают, если расчётная нагрузка превышает 20 тонн. Такие опоры отличаются высокой устойчивостью и имеют высокую жёсткость, не поддаются изгибу и деформациям. Такая опора имеет основную и подкрановую части.
Колонны с составным сечением используют редко. Они рассчитаны на различную нагрузку. Как правило, их выбирают при многоярусном строительстве и при установке мостовых кранов на небольшой высоте.
По конструктивному исполнению металлические колонны делятся на:
- прокатные;
- сварные.
Технология производства предусматривает использование только автоматической сварки и ни в коем случае не ручной. Прокатные опоры производят из листового металла. Его сворачивают в определённую форму, а затем пропускают через специальный станок. Выполняется так называемая «протяжка» холодным способом.
Колонные прокатного типа имеют круглое сечение, они производятся методом горячей обкатки стали. Заготовка металла нагревается, прошивается и прокатывается через валки станка.
Металлокаркас будущего здания всегда проектируется вместе с фундаментом, т.к. эти два элемента напрямую влияют на долговечность здания.
Технология изготовления металлических колонн
Металлические колонны производят на заводах, а также на частных предприятиях по производству металлоконструкций. Их выпускают из:
- уголка;
- двутавра;
- труб;
- листового металла;
- швеллера.
Составные части соединяются между собой автоматической сваркой. Размеры колонн должны строго соответствовать проектной документации.
Колонны квадратного или прямоугольного сечения называют коробчатыми. Такие конструкции представляют собой швеллеры, соединённые между собой сваркой. Сварочные швы могут быть сплошными или промежуточными. При изготовлении также используются накладные пластины для усиления прочности.
После сварочных работ выполняется финишная обработка опоры: проделываются монтажные отверстия, наносится защитное покрытие. При желании заказчика выполняется оцинковка опор.
Расчёт металлических колонн
При расчёте опор руководствуются требованиями СНиП. Отклонения по горизонтальной и вертикальной осям не должны превышать установленных нормативов. С точки зрения технологии установка колонн напоминает монтаж железобетонной конструкции. Простые колонны крепят к основанию с помощью анкерных соединений, а тяжёлые опоры собирают по частям.
Технология монтажа состоит из нескольких этапов:
- колонны доставляются на место сборки конструкции и складируются;
- выполняется предварительная подготовка к установке, колонны проверяются на соответсвие ТЗ;
- сооружаются вспомогательные конструкции: подмостки, переходные настилы;
- выполняется захват первой колонны: опора поднимается на необходимую высоту;
- колонна наводится на основание или встык;
- выверяется вертикальная ось;
- производится фиксация и окончательное закрепление колонны.
Для подъёма колонн используют грузозахватные стропы.
Стоимость изготовления металлических колонн
При составлении сметы на производство колонн любого типа руководствуются проектной документацией. Ценообразующими факторами являются:
- диаметр колонны и толщина стенок;
- способ производства;
- марка стали;
- совокупный объём заказа.
Стоимость одной колонны всегда обратно пропорциональна объёму заказа. Чем выше суммарный вес металлоконструкции, тем дешевле одна колонна.
