Типы железобетонных колонн. Каркасы одноэтажных зданий. Подготовка инструментов и материалов

Большое число обычных потребителей, слыша определение «колонна», представляют античные и архитектурные композиции либо дома с величественными большими колонами. Однако кроме таких сооружений, исполняющих декоративное решение, имеются и колонны из железобетона, созданные для усиления каркаса строения.

Назначение

Железобетонная колонна создана для выполнения опорных функций у различных строительных сооружений. С ее помощью укрепляют балки, ригели, лотки, арки и . Сборные железобетонные колонны изготавливают из тяжелых бетонов, марка которых 200 и 300. Для создания армировочного каркаса используют специальные армату.

Железобетонными колоннами пользуются для усиления одноэтажных, промышленных, бытовых, многоэтажных зданий. Железобетонную колонну применяют для распределения нагрузки от конструкций перекрытия и прочих элементов строения.

Особенности конструкций

Железобетонные двухветвевые колонны производятся из армированной бетонной смеси. Выглядят данные типовые конструкции как вертикальные элементы, отличающиеся малым показателем поперечного сечения. Данные строительные композиции используются по большей части для формирования связного либо рамного каркаса.

Свойства и характеристики

У железобетонных колонн имеется определенный набор характеристик и свойств:

большой показатель сопротивляемости к внешнему влиянию;
гарантированное соответствие обещанным несущим характеристикам;
стабильность по отношению к сейсмическому воздействию;
герметичность от воды;
стабильность по отношению к отрицательным температурам.

Руководство по подбору какого-либо изделия предполагает соответствие данным параметрам:

информация получена в ходе генеалогического анализа;
погодная обстановка и климатологическая среда, в которых будет находиться колонна;
количество этажей возводимого здания;
назначение строения, в котором предусмотрен монтаж колонн;

Свойством железобетонных колонн считается несущая характеристика.

Главным и самым необходимым техническим свойством железобетонных колонн считается несущая характеристика. Чем лучше данная величина, тем ниже предполагается монтаж опор в здании. Конструкциям с самым высоким показателем несущего параметра, показано применение на нижних этажах либо подвалах.

Если здание не одноэтажное, принято применение опор, строение которых обладает парой консольных выпуклостей. Эти выпуклости расположены на уровне 3 метров. Таким образом, отмечается окончание этажа, по этой причине на них устанавливаются перекрытия для монтажа следующего уровня.

Если необходима установка опор в одноэтажных либо промышленных зданиях, то такие колонны должны быть более высокими и без выпуклостей.

Нормативная документация

К такой важно отнестись со всей серьезностью. Ведь к ним предъявляют взыскательные претензии. Данным колонам необходимо отвечать всем нормам и стандартам изготовления. Данные изделия подвергаются большому количеству инспекций, опытов на соответствие техническим характеристикам. Все требования и стандарты, предъявляемые к такому типу конструкций, прописаны в специальных ГОСТах и Сериях.

Из чего изготавливаются?

К подбору компонентов для производства подобных несущих изделий важно подходить осознано, так как это оказывает большое влияние на итоговые характеристики. На сегодняшний день в колоннах используют бетон марки М300, М400 и М600. Стальную арматуру также тщательно выбирают, допускается использование ненапряженной и напряженной. Также внутри выполняется каркас из жесткой проволоки. Благодаря данному стальному стержню, колоннам можно придать особенную крепость, устойчивость и надежность.

Виды изделий

Железобетонные колонны: а) сплошная, постоянного сечения по высоте; б) решетчатая, переменного сечения по высоте.

Имеется некоторая типовая классификация данных изделий по отдельным чертам и тонкостям готовой конструкции. По типам данные изделия на две главные группы:

с использованием консолей (в свою очередь, делятся на изделия прямоугольной формы и двухветвевой);
без использования консолей.

Существует классификация согласно сечению в колонне:

круглого сечения;
прямоугольного сечения;
квадратного сечения.

Виды сечения колонн: квадратная, прямоугольная и круглая.

Классификация по технологии изготовления:

Монолитная технология. Возможно производство непосредственно на строительном участке, по технологии заливки бетонной смеси в опалубку с ранее установленным каркасом.
Сборная технология. Производство происходит только в заводских условиях.

Классификация согласно положения

опоры, расположенные в среднем ряду;
опоры, расположенные в крайнем ряду;
опоры, расположенные на фасаде здания.

Особенности расчета

Многие технические параметры перед работой с колонной подлежат тщательным расчетам в процессе составления проекта. Специалисты советуют для производства применять бетонные смеси с маркировкой от В15 до В25. А вот для продуктов, которые применяют при строительстве малоэтажных помещений, используют бетон марки В30.

Изначально воспользовавшись расчетами, нужно выяснить площадь сечения бетонного продукта. Данный показатель поможет сберечь однородность сжатия. Формула для расчета этого показателя – F/Rb=А:

сила сжатия F;
крепость бетона при сжатии Rb.

Когда показатель площади найден, необходимо узнать, беря во внимание параметры, отвечающие за условия функционирования, правильность установки и другие показатели, которые могут увеличить размер сечения. Необходимые расчеты отличаются повышенной сложностью, поэтому достаточно часто возникают непредвиденные ошибки. Поэтому рекомендуется выполнять их не вручную, а при помощи специального оборудования. Хотя, если очень нужно, можно выполнить и без специальной техники.

Однако стоит помнить, что расчет берет во внимание не только крепость опоры, но также и вероятность ее связи с цоколем и плитами перекрытия сооружения. По данной причине желательно повысить расчетное сечение, чтобы выполнить усиление железобетонных балок.

Монтаж колонн

В малоэтажных строениях опоры устанавливают целиком. Если же опора слишком длинная, то ее транспортируют на площадку по частям, а после соберут. Установка может происходить разными способами, например, в стакан фундамента либо на подколонник.

Зачастую опоры монтируются на цоколе стаканного вида. Заполнение бетонной смесью происходит предварительно. Ширина бетонной прослойки зависит не только от проекта, но также необходимо брать во внимание длину опоры, которую будут монтировать на данный цоколь, дабы отступлением от длины опоры можно было восполнить за счет ширины прослойки.

В качестве подготовительных работ перед установкой опор происходит разметка в необходимых местах цоколя. Если опоры будут монтироваться под балками, то со сторон траверсов отмечают разметку осей балок. На слишком длинные опоры устанавливают специальные хомуты.

Установка происходит по технологии «на весу». Захват опор производят при помощи рамочных креплений. С помощью крана происходит установка опоры в стакан цоколя с учетом всех выполненных разметок. После этого, воспользовавшись теодолитами, контролируют точность вертикального погружения колонны. Прежде чем заполнить полости бетонным раствором, опоры закрепляют при помощи специальных металлических либо железобетонных клиньев.

По ходу всего процесса установки важно точно следовать нормам, прописанным в СНиПах либо проекте. Пока бетон в полостях полностью не застынет, нельзя на опоры опускать другие элементы строения. Закрепление опор на подколонники происходит примерно так же, как и в случае со стаканами. Отличие состоит лишь в способе закрепления соединения – его заваривают.

Каркас под железобетонные колонны.

Пока опора находится на весу, одну из ее граней заваривают. Полная установка происходит при помощи специальных расчалок. Когда колонна установлена и все тщательно проверено, происходит заваривание места соединения опоры и подколонника. И уже после этого снаружи все замазывают при помощи бетона.

Железобетонные опоры с формой квадратного сечения устанавливают каждую по отдельности. Однако иногда, если у опоры имеются ригеля, их могут укрупнять и устанавливать с помощью крана. Обычно нижние опоры монтируются в подколонники либо на цоколь стаканного вида . Далее их проверяют и закрепляют. Далее опоры монтируются на торцы нижних колонн либо на их ригели.

Существует большое количество методов монтирования, проверки и крепления опор, каждый из них имеет свои недостатки и достоинства:

монтирование согласно отметок с проверкой положения отвесом и закреплением при помощи сварки мест соединения (обычно выполняется при установке в подколонники);
монтирование на торцы опор, на которых прежде были закреплены кондукторы, проверка происходит по осям разбивки;
монтирование на торцы нижних опор с временным креплением, проверка происходит групповым кондуктором.

Каркас одноэтажного промышленного здания состоит из фундаментов, колонн (стоек), несущих конструкций покрытия, подкрановых балок (при наличии кранового оборудования) и связей (рис. 208).

Рис. 208. Схемы каркаса одноэтажных промышленных зданий:
а - с поперечным перепадом высот; б - бескрановые пролеты; в - пролеты без фонарей с крановым оборудованием; 1 - фундаменты; 2 - фундаментные балки; 3 - пристенная колонна; 4 - колонна внутреннего ряда; 5 - консоли колонн; 6 - подкрановые балки; 7 - обвязочные балки; 8 - односкатная балка; 9 - двухскатная балка или ферма; 10 - рама фонаря; 11 - плиты покрытия

Для устройства самонесущих стен каркас дополняют фундаментными балками, иногда обвязочными балками и дополнительными стойками.

Основным материалом каркаса промышленных зданий является железобетон.

В некоторых случаях при соответствующем технико-экономическом обосновании применяют стальной каркас, а иногда и смешанный, в котором колонны и несущие конструкции покрытий выполнены из разнородных материалов.

Железобетонные каркасы

Наиболее распространены сборные железобетонные каркасы, элементы которых принимают по действующим каталогам унифицированных сборных железобетонных изделий для одноэтажных производственных зданий.

Колонны сборного железобетонного каркаса воспринимают вертикальные нагрузки от покрытия, веса подкрановых балок, крановые нагрузки, горизонтальные нагрузки от торможения кранов и ветра. Сочетание нагрузок вызывает в колоннах внецентренное сжатие.

Рис. 209. Основные типы железобетонных колонн в эксплуатируемых зданиях:
а - Г- и Т-образные монолитные колонны; б - сборные крановые колонны (двутаврового сечения и двухветвевые); в - то же, крайние и средние для бескранового пролета; г - крановые колонны прямоугольного сечения; 1 - закладные стальные пластины; 2 - анкерные болты; 3 - консоль; 4 - крановая консоль; 5 - оголовок; б- ствол; 7 - ветвь

Сборные железобетонные колонны эксплуатируемых в настоящее время одноэтажных промышленных зданий могут быть одноветвевыми прямоугольного или двутаврового сечения и двухветвевыми.

В зависимости от места расположения колонн по отношению к наружным стенам различают колонны пристенные и средние.
Колонны для крановых пролетов состоят из двух частей: надкра- новой (надколонник), служащей для опирания несущих конструкций покрытия, и подкрановой - для передачи нагрузок на фундамент от покрытия, подкрановых балок, устанавливаемых на консольные площадки или выступы колонн.

Для установки и крепления несущих конструкций покрытия, подкрановых балок и стен в колоннах предусмотрены стальные закладные части в виде пластин / и заанкеренных болтов 2 (рис. 209). Сечение колонн зависит от высоты здания, размера пролета, а при наличии кранового оборудования - в значительной степени от грузоподъемности мостовых кранов. Типовые колонны могут быть сечением 40x40, 50 х 50 и 50 х 60 см. Двухветвевые колонны применяют в зданиях высотой более 10,8 м, оборудованных мостовыми кранами грузоподъемностью 10-50 Т. Нижняя (подкрановая) часть такой колонны, образуемая двумя ветвями, соединенными монолитно железобетонными распорками, позволяет использовать просветы между ветвями для пропуска санитарно-технических, энергетических и технологических коммуникаций. Ширина подкрановой части двухветвевых колонн принимается с таким расчетом, чтобы оси подкрановых балок совпадали с центрами тяжести сечения подкрановых ветвей.

Несущие конструкции покрытия, используемые иногда для устройства подвесного подъемно-транспортного оборудования, представляют собой сборные железобетонные балки или фермы с обычным или предварительно напряженным армированием. Тип несущих конструкций покрытия зависит от величины пролета, нагрузки на единицу длины несущей конструкции, типа кровли и грузоподъемности подвесного подъемно-транспортного оборудования. Пролеты в 6, 9 и 12 м при рулонных кровлях часто перекрывают балками с параллельными поясами или двускатными балками с уклонами верхнего пояса 1: 12 (рис. 210). Устойчивость балок обеспечивается креплением их уширенной опорной части к стальным закладным деталям оголовков колонн. По верхней грани верхнего пояса балки через 1,5 м расположены стальные закладные детали 3, к которым приваривают закладные опорные детали сборных железобетонных плит покрытия (рис. 211, а).

Пролеты в 18, 24 и 30 ж чаще перекрывают фермами, вес которых при таких пролетах меньше, чем вес балок. Однако балки проще в изготовлении, при транспортировании и монтаже. В зданиях с указанными пролетами могут встретиться цельные или составные (из отдельных блоков) двускатные, полигональные, треугольные и сегментные фермы, а также фермы с параллельными поясами (см. рис. 210, б). Треугольные фермы в современном строительстве применяются для перекрытия неотапливаемых зданий с кровлями из асбестоцементных

Рис. 210. Сборные железобетонные балки и фермы покрытий:
а - балки двутаврового сечения; б- стропильные фермы; 1 - сегментная ферма; 2 - с параллельными поясами (для покрытий с нулевым уклоном); 3 - арочная (составная)

волнистых листов, а фермы с параллельными поясами - для плоских покрытий. В старых зданиях, где чаще всего применяли скатные крыши с крутыми уклонами, треугольные фермы являлись основным видом как в отапливаемых, так и в неотапливаемых производственных зданиях.

Наиболее экономичными являются цельные фермы с предварительно напряженной арматурой, изготовляемые из бетонов марок 300, 400 и 500.

При шаге колонн 12 ж и расположении несущих конструкций покрытия через 6 ж балки или фермы покрытий опирают на подстропильные конструкции (рис. 211, б), представляющие собой в современном строительстве предварительно напряженные железобетонные балки или фермы. Сопряжение таких конструкций с колоннами и основными несущими конструкциями покрытий осуществляют сваркой закладных деталей.

Рис. 211. Подстропильные конструкции:
а - схема расположения подстропильных конструкций; б - подстропильные конструкции; 1 - подстропильные балки; 2 - пролетные балки (или фермы); 3-закладные пластины; 4 - плиты покрытия; 5 - подстропильная ферма

Подкрановые балки

Подкрановые балки (рис. 212) служат для укладки по ним рельсовых путей под мостовые краны и являются продольными элементами каркаса, обеспечивающими его пространственную жесткость.
Для обеспечения нормальной эксплуатации мостовых кранов балки должны быть жесткими, прочными на действие динамических и тормозных усилий.

До внедрения в строительство сборного железобетона подкрановые балки выполняли из монолитного железобетона или из стали.
Сборные железобетонные подкрановые балки подразделяют по конструкции (на сплошные и составные), по форме сечения (на тавровые и двутавровые), по расположению вдоль кранового пути (на средние и крайние, примыкающие к торцовым стенам и деформационным швам).

В зависимости от грузоподъемности мостовых кранов и шага колонн применяют подкрановые балки из бетона М 200 с обычным армированием (для шага колонн 6 м) или из бетона марок 300 , 400 и 500 с предварительным напряжением и армированные высокопрочной струнной арматурой (для шага колонн более 6 ж и при тяжелых кранах).

Для установки и крепления балок к колоннам каркаса на концах их предусматривают стальные закладные детали, а для крепления рельса к балке в ее верхней полке закладывают коротыши газовых труб 0 = 1", образующих гнезда для крепежных болтов. Крайние балки имеют дополнительные закладные детали для крепления к крайним, смещенным по условиям привязки (рис. 212) колоннам. Высота подкрановых балок зависит от пролета здания, шага колонн и грузоподъемности кранов. В соответствии с этим в зданиях, оборудованных мостовыми кранами, нашли применение подкрановые балки таврового сечения длиной 6 ж и высотой 800 и 1000 мм, а также двутаврового сечения длиной 6 ж и высотой 600, 800 и 1000 мм и длиной 12 ж и высотой 1200 и 1400 мм. Ширина полок таких балок 350-650 мм.

Рис. 212. Опирание и крепление подкрановых балок и рельса:
а и б - опирание железобетонных подкрановых балок; в - крепление кранового рельса; 1 - подкрановая балка; 2 - закладные детали балки; 3 - то же, колонны; 4 - стальная накладка; 5 - стальные пластины для соединения балок; 6 - анкерные болты; 7 - рельс; 8 - болт; 9 - лапка; 10 - упругая прокладка; 11 - бетон М200 для замоноличивания стыка; 12 - отверстия для крепления рельса

Составные подкрановые балки собирают из двух элементов длиной по 6 ж, соединенных между собой сваркой закладных стальных пластин. Зазор в 10 мм между двумя элементами швеллерного сечения заполняют цементным раствором.

Подкрановые балки устанавливают на консоли колонн, имеющие закладные опорные листы с анкерными болтами. Крепление балок к колоннам осуществляется сваркой закладных деталей в двух уровнях: внизу - на опорный лист, вверху -к закладной детали колонны в уровне полки балки. По длине балки сваривают с помощью стальных накладок, привариваемых к закладным деталям балок (рис. 212, а). Зазоры между торцами и плоскостью балок, а также между плоскостью колонны замоноличивают бетоном не ниже М 200.

Рельсы крановых путей укладывают на резиновые прокладки и крепят к балкам.
Для ограничения хода мостовых кранов на крайние торцовые подкрановые балки ставят упоры, прикрепляемые к балкам болтами (см. рис. 212).

Обвязочные балки

Обвязочные балки (рис. 213) применяют для опирания на них наружных стен в местах перепада высот зданий. В некоторых случаях их используют в качестве перемычек в наружных стенах.

Размеры поперечного сечения обвязочных балок зависят от шага колонн и толщины укладываемых на них стен. Сборные железобетонные обвязочные балки под стены толщиной менее 25 см делают прямоугольного сечения (рис. 213, б), а более 25 см -с четвертью («носиком»).

Балки опирают на специальные консоли колонн и крепят их к колоннам приваркой монтажных петель к закладным деталям колонн с помощью стальных планок.

Связи

Колонны, защемленные в фундаменты, и несущие конструкции покрытий, надежно соединенные с колоннами в узлах, образуют в направлении поперечных осей здания плоские рамы. Для обеспечения продольной пространственной жесткости каркаса, состоящего из плоских рам, применяют систему связей (рис. 214). Связи подразделяют на вертикальные и горизонтальные.
Вертикальные связи устраивают в каждом продольном ряду колонн, в середине температурного блока, ограниченного торцом здания и температурным швом или температурными швами (рис. 214, а). Простейшим видом связи при шаге колонн в 6 или 12 м являются крестовые связи из прокатных профилей стали. Крепление связей к железобетонным колоннам (рис. 214, б) осуществляют сваркой элементов связей с дополнительными закладными частями колонн.

Рис. 214 Вертикальные связи:
а - схема вертикальных связей по колоннам сборного железобетонного каркаса; б - крепление крестовой связи к колоннам; 1 - вертикальные крестовые связи; 2 - диафрагма; 3 - распорка; 4 - несущие конструкции покрытия; 5 - закладные детали; 6 - ось деформационного шва; 7 - накладки из обрезков швеллера (уголка); 8 - колонна

Для восприятия ветровых нагрузок на торец здания и усилий торможения мостовых кранов вертикальные связи устанавливают также между несущими конструкциями покрытий у торцовых стен и температурного шва, а оголовки всех остальных колонн продольного ряда связывают железобетонными распорками, имеющими сечение 150 X150 мм. Эти вертикальные связи в виде диафрагмы представляют собой железобетонные фермы с параллельными поясами и стоечной решеткой, образуемые элементами, имеющими сечение 150x150 мм.

Горизонтальные связи устраивают у торцовых стен для образования пространственного блока из двух несущих конструкций покрытия. Такой пространственный блок воспринимает ветровую нагрузку, действующую на торцовую стену. Крестовые связи из прокатной стали располагают в плоскости нижнего (иногда и верхнего) пояса. Связи по нижнему поясу ригеля рамы образуют так называемую ветровую ферму, опорные давления которой передаются распоркам вертикальных связей и далее - на все колонны и фундаменты температурного блока. Если ограждающими конструкциями покрытия являются сборные железобетонные плиты, соединенные с верхними поясами ферм или балок сваркой закладных деталей, то эти плиты обеспечивают устойчивость сжатого пояса несущих конструкций покрытия и без связей по верхнему поясу. При малой ширине верхнего сжатого пояса ригеля в покрытиях с фонарями может оказаться недостаточной горизонтальная устойчивость верхнего пояса ригеля против изгиба в своей плоскости в пределах ширины фонаря. Горизонтальные связи по верхнему поясу в этом случае устраивают в пределах фонаря в крайних пролетах температурного блока и соединяют их по коньку стальньийи тяжами или железобетонными распорками, работающими соответственно на растяжение или сжатие.

При эксплуатации, ремонте и реконструкции зданий следует помнить, что нарушение связей может повлечь за собой потерю пространственной жесткости конструкций или каркаса в целом.

Стальной каркас

В современном строительстве стальной каркас допускается только тогда, когда обоснованно доказана его необходимость и технико-экономическая нецелесообразность применения в данном случае сборного железобетонного каркаса. Конструктивная схема стального каркаса не отличается от конструктивной схемы железобетонного.

Колонны выполняют из листовой, профилированной стали (швеллер, двутавр, уголок) или комбинацией тех и других, связанных между собой стальными накладками. Колонна состоит из трех конструктивных частей: оголовка, ствола и базы (башмака), передающего нагрузку от стержня колонны на фундамент.

По конструкции различают колонны сплошные и сквозные (решетчатые). Сплошная колонна состоит из одного или нескольких вертикальных элементов, сваренных между собой по всей высоте колонны.

Сквозная колонна состоит из нескольких отдельных ветвей, соединенных между собой планками (рис. 215).
Для передачи нагрузки от мостовых кранов на колонны постоянного по высоте сечения устраивают консоли, на которые опирают подкрановые балки. При колоннах переменного сечения подкрановые балки опирают на опорные площадки колонн, совмещая ось подкрановой балки с геометрической осью центра тяжести сечения подкрановой ветви колонны.

Рис. 215. Конструкция сквозной стальной колонны: а, б - колонны крайнего и среднего рядов крановых пролетов; в - узел крепления решетки колонны; г - база колонны; 1 - шатровая ветвь; 2 - крановая ветвь; 3 - решетка; 4 - база (башмак); 5 - стальная подкрановая балка; 6 - тормозное устройство; 7 - фундамент; 8 - стропильная ферма

По условиям укладки фундаментных балок верхнюю часть стального башмака рекомендуется располагать на 500-600 мм ниже уровня пола, а соприкасающиеся с грунтом части колонн и башмаки обе- тонировать во избежание коррозии.

Стальные подкрановые балки могут быть сплошными и решетчатыми (рис. 216). Сплошные балки имеют двутавровое сечение и выполняются из крупных прокатных двутавров или сварными из листовой стали. Балки такого типа имеют значительную высоту (1/5-1/12 часть их пролета), и в целях увеличения жесткости стенка их усиливается ребрами жесткости. Решетчатые подкрановые балки называют подкрановыми фермами. Верхний пояс их делают из прокатного двутавра.

В зданиях с небольшими пролетами (6-12 м) в качестве несущих элементов покрытия могут служить стальные прокатные балки, прутновые прогоны (рис. 217, е), а при больших пролетах - стальные стропильные фермы различного геометрического очертания (рис. 217, а).

Рис. 216. Стальные подкрановые балки:

а - сечения балок; б - крановый путь; в, г - то же, для
кранов грузоподъемностью более 50 Т; 1 - сварной шов; 2 - железнодорожный рельс (типа III-A); 3 - крюки с гайками и пружинными шайбами; 4 - рельс КР; 5 - прижим; 6 - болт; 7 - прокат; 8 - коротыши уголков; 9 - рельс в виде приваренного к балке стального бруска

Рис. 217. Стальные стропильные фермы:

а-унифицированные двух- и односкатные стропильные фермы; б - способы опи- рания ферм; в - облегченная (прутковая) ферма; 1 - монтажный стык; 2 - пояса ферм (верхний и нижний); 3 - раскос решетки; 4 - раскос шпренгеля (для шпрен- гельного варианта ферм); 5 - фасонка; 6 - опорная стойка ферм; 7 - колонна; 8 - опорный столик

В типовых зданиях со стальным каркасом применяют унифицированные стальные фермы с размерами панелей, кратными модулю ЗОМ.

Крепление ферм к колоннам каркаса производят анкерными болтами к боковой поверхности колонн или на оголовок колонны. Установка ферм на оголовок колонны позволяет получить большую высоту помещения.

В большепролетных зданиях (более 30 м) в качестве стального каркаса могут служить стальные арки и рамы.
Пространственная жесткость каркаса в целом и устойчивость несущих стальных конструкций покрытия обеспечивается системой горизонтальных и вертикальных связей.

Горизонтальные связи конструкций покрытия (рис. 218) устраивают в плоскостях поясов ферм в виде решетки, связывающей пояса соседних ферм. Вертикальные связи размещают в плоскостях опорных стоек ферм и посредине пролета, чем достигается правильное расположение ферм в вертикальной плоскости. Связи по нижнему поясу у торцовых стен образуют опоры для стоек стенового каркаса.

Рис. 219. Деревянные балки покрытий:
а - гвоздевая дощатая балка с перекрестной стенкой; 6 - клееная двутаврового (или прямоугольного) сечения; 1 - стенка балки из двух слоев досок по 19 мм; 2 - верхний пояс из досок толщиной 40-50 мм; 3 - нижний пояс (40-50 мм); 4 - ребра жесткости; 5 - гвозди; 6 - болты; 7 - накладка

Связи по верхнему поясу ферм, совмещаемые в плане со связями по нижнему поясу, служат для обеспечения необходимой боковой устойчивости верхнего сжатого пояса ферм. Связи выполняют из прокатных профилей стали и крепят к несущим конструкциям покрытия.

Кроме рассмотренных каркасов, выполненных из железобетона или стали, в строительной практике встречаются одноэтажные промышленные здания с деревянным каркасом и здания, у которых несущий остов выполнен из разнородных материалов. Несущий остов может быть с железобетонными колоннами и стальным ригелем (фермами, балками). Каменные колонны бывают с покрытием по деревянным несущим конструкциям (фермам) или балкам (рис. 219).

Железобетонные колонны – не просто элемент декорирования, это очень важная часть практически любого здания. Их задача – брать на себя большую часть нагрузки от любых горизонтальных элементов конструкции (пример: перекрытия, лестничные клетки , балконы).

С их помощью осуществляется монтаж навесных перекрытий, лестничных клеток, длинных прогонов горизонтальных элементов здания и т.д. И вообще, можно смело говорить о том, что любое строительство многоэтажных, одноэтажных и промышленных зданий без колонн не возможно.

Монтаж опорных колонн своими руками производится после заливки специальных стаканов или монолитных фундаментов с пазами под опорные элементы. Бетонирование специальных стаканов позволяет произвести надежное крепление колонны, гарантирующее ее устойчивость и отсутствие малейших кренов.

2 Виды железобетонных колонн

Как мы уже говорили ранее, колонны могут применяться в разных формах строительства (пример: монтаж многоэтажных или одноэтажных зданий) и выполнять разные функции (пример: усиление всего здания или навесного перекрытия). Поэтому и классификации готовых изделий будут разными, беря в расчет те или иных параметров.

2.1 Внешний вид

По внешнему виду опорные элементы делятся на консольные и бесконсольные.

Монтаж и усиление конструкций при помощи мостовых кранов с применением консольных колонн. Их можно подразделить на:

опорные элементы с прямоугольным сечением – применяют для монтажа зданий высотой до 9,6 метров;
двухветвевые — имеют большую опорную площадь. Согласно ГОСТ с их применением производится монтаж зданий высотой от 9,6 метров.

Стандарты ГОСТ прописывают конкретные размеры обоих типов опорных конструкций:

опорные элементы с прямоугольным сечением: 400/400, 400/600, 400/800, 500/500, 500/600, 500/800 (мм);
двухветвевые: 400/1000, 500/1000, 500/1300, 500/1400, 500/1550, 600/1400, 600/1900, 600/2400 (мм).

Усиление и монтаж зданий, производимый без использования мостовых кранов предусматривает применение бесконсольных колонн.

2.2 Поперечное сечение

По типу поперечного сечения колонны бывают:

прямоугольные;
квадратные;
круглые.

При выборе поперечного сечения в расчет берутся нагрузочные характеристики и назначение. На пример, в виде декоративных опор для навесных перекрытий чаще используют изделия с круглым сечением.

2.3 Технология производства

Стандарты ГОСТ допускают несколько способов производства конструкций, осуществляющих усиление зданий:

Монолитное бетонирование. Данная технология позволяет производить заливку колонн своими руками прямо на строительной площадке. Для этого предварительно устанавливается опалубка, на пример съемная пластиковая, и укладывается арматура.
Сборные конструкции. Такие изделия производятся на заводе и транспортируются на строительную площадку. Здесь рабочие своими руками, при помощи кранов и прочей техники, производят их крепление к опорным стаканам и перекрытиям.

2.4 Место положения

Как уже говорилось ранее, колонны могут выполнять разные функции, например, опора, усиление или декорация. По функциональной нагрузке и месту положения колонны бывают:

среднего ряда;
крайнего ряда;
фасадные;
декоративные.

Декоративные колонны имеют презентабельный внешний вид и практически не несут нагрузки. Однако, декоративные функции могут быть возложены на фасадные колонны, служащие опорами для балконов или лоджий.

Монтаж и усиление перекрытий производится при помощи колонн среднего и крайнего ряда. Разница лишь в том, крепление какого количества плит предусматривает опора. Например, крайние колонны имеют один выступ для крепления балок перекрытий своими руками, а средние – два.

2.5 Покупаем железобетонные колонны

Бетонирование колонн своими руками на строительной площадке обойдется дешевле. Но если вы не профессионал и строите не одноэтажное здание – рисковать жизнью всех домочадцев не стоит.

Что же касается промышленного строительства, усиление зданий или монтаж сборных конструкций предпочитают производить с помощью готовых опорных изделий.

При приобретении готовых колонн в расчет берется следующее:

Рабочие чертежи или типовые технологические карты (ТТК), по которым будет производиться монтаж здания.
Высота и этажность будущей постройки.
Форма строения, исходя из этого – предпочитаемая форма опорных элементов.
Ширина поперечного сечения.
Расстояние от склада до строительной площадки, на которой будет осуществляться монтаж (для определения способа и стоимости транспортировки).

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.

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).