Металеві колони: види, застосування, монтаж і пристрій фундаментів під них

Металеві колони: види, застосування, монтаж і пристрій фундаментів під них

У сучасному будівництві досить часто використовуються металеві колони, які служать опорою для зовнішніх і внутрішніх частин будівлі. Без них не вийде обійтися, оскільки вони утворюють несучий каркас. Сталеві конструкції використовуються частіше, адже вони відрізняються високою міцністю і зручністю монтажу. Деякі дизайнери застосовують їх як декоративні елементи будівель або окремих приміщень.

Складені елементи

Всі металеві колони складаються з декількох деталей: оголовка, стрижня і бази. Оголовок - верхня частина, яка сприймає навантаження від покрівлі і передає його на стрижень. При його розрахунку враховується не тільки вага балок, що спираються, ферм, а й особливості їх кріплення.

У середній частині колони розташовується стрижень, який передає навантаження до основи (бази). При його розрахунку важливо враховувати рівностійкість опори, тобто береться рівна гнучкість щодо осей перерізу. Цей принцип дозволяє заощадити на матеріалі і отримати стійку конструкцію. Потужні вироби повинні бути посилені ребрами жорсткості.

База - основа конструкції, яка передає все навантаження на фундамент. Також вона потрібна для кріплення опори. При розрахунку бази враховується товщина і площа опорної частини, а також матеріал фундаменту.

Різновиди

Матеріал дозволяє отримувати з нього різні хитромудрі форми, проте багато металевих колон мають переріз у вигляді двотавра, прямокутної або круглої труби. Розміри перерізу обчислюються розрахунком на міцність (зазвичай на стиснення) і стійкість. Остання характеристика залежить від наявності зв 'язків, стійок фахверка та ін.

Залежно від конструктивного рішення, колони можуть мати постійний, ступінчастий і складовий переріз. Конструкція постійного перерізу являє собою єдиний стрижень, який використовується в безкаркасних будівлях, складах і ангарах. На неї можна встановлювати обладнання з вантажопідйомністю максимум 20 т.

Ступінчасті колони створені для установки обладнання вантажопідйомністю понад 20 т. Завдяки спеціальному перерізу підвищується їх жорсткість на вигин і поліпшується стійкість. Ця конструкція має дві несучі гілки: основну і підкранову.

Складові металеві колони рідко використовуються, і можуть сприймати різне навантаження (відносно осі). Вони потрібні для:
- встановлення кранів на невеликій висоті;
- монтажу кранів у кілька ярусів;
- реконструкції будівель.

Область застосування

Сталеві колони користуються великим попитом завдяки невисокій вартості, зручності монтажу, легкості стикування, малогабаритності. Велика кількість достоїнств дозволяє використовувати їх для зведення:
- промислових будівель (наприклад, цехів);
- цивільних будівель (багатоповерхових будівель різного призначення);
- великопролітних покриттів і мостів.
- будівель, які потребують особливого оформлення (можливість отримати різні архітектурні та дизайнерські форми).

Обчислення конструкцій

Перед тим як здійснювати монтаж металевих конструкцій, потрібно виконати їх повний розрахунок. Для зведення сталевого каркаса найчастіше використовуються монолітні ступінчасті підстави без склянок. Для розрахунку конструкції знадобиться виконати збір усіх навантажень, а також визначитися з кількістю, розміром опор, армуванням і глибиною закладення. В даному випадку все залежить від ваги будівлі та особливостей ґрунту (чим він щільніший, тим менше стійок знадобиться).

Розрахунок повинен виконуватися так, щоб навантаження від споруди розподілялося рівномірно по грунту. Якщо з цим виникли складнощі, то можна підготувати потужну подушку (з піску або гравію). Як тільки буде відома несуча здатність основи і вага споруди, легко обчислюється загальна площа підошви основи. А потім розраховується навантаження на кожну опору.

Фундамент під металеву колону відрізняється від звичайної основи тим, що кожен елемент працює окремо від інших. Вони між собою ніяк не пов 'язані, тому помилки при проектуванні можуть спричинити перекіс всієї будівлі.

Фундаментальний пристрій

Дані підстави не мають стаканів і оснащуються анкерними болтами, що утримують базу виробу. Їх верх розташовується так, щоб низ каркасного елемента і кінці анкерів закривалися підлогою. Якщо монтаж колон передбачає заглиблення фундаменту мінімум на 4 м, то можна застосувати збірні залізобетонні підколонники. Нижній кінець такої конструкції закріплюється в склянці, а верхній край оснащується анкерами.

Для суміжних стійок знадобиться загальна основа, навіть якщо поруч будуть розташовуватися сталеві і залізобетонні конструкції. Проектне положення каркасних елементів забезпечується правильною установкою анкерів, а точність розстановки по висоті - підготовкою поверхні підстав.

Встановлення колонів

Монтаж металевих конструкцій повинен здійснюватися так, щоб відхилення по осях були не більше дозволених СНіП (особливо стосується фрезерованих поверхонь). Прості колони встановлюються цілком, а важкі збираються зі складених елементів. Щоб змонтувати, їх необхідно захопити, підняти, підвести до опор, вирівняти і закріпити. Для захоплення конструкцій використовуються стропи, під якими розміщуються підкладки (наприклад, з дерева). Підйом проводиться шляхом повороту або ковзання.

Існує кілька способів опирання бази на основу (вузли металевих колон можна побачити нижче):
- на його поверхню без підливання розчином,
- на сталеві плити з підливанням розчином;
- на балки, рейки (знадобиться підливання бази розчином).

На практиці використовують більш простий спосіб монтажу. У даному випадку башмаки встановлюються на зварені між собою сталеві підкладки, і скріплюються з низом колон. Як тільки конструкції будуть встановлені і зафіксовані, їх заливають розчином.

Монтаж колон передбачає ретельну вивірку за допомогою геодезичних приладів і відвісів. При цьому перевіряються їх позначки, вертикальність і положення в плані. Для кріплення конструкцій використовуються анкерні болти: знадобиться 2-4 шт. для колон висотою до 15 м. Додаткову стійкість забезпечать розчалки, які знімаються після остаточного закріплення. Вищі елементи додатково зміцнюють розпорядками, тимчасовими зв 'язками і підкосами. Для отримання стійкого каркаса краще монтувати колони разом з підкрановими балками.