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

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

Складові елементи

Всі металеві колони складаються з кількох деталей: оголовка, стрижня і бази. Оголовок – верхня частина, яка сприймає навантаження від покрівлі і передає її на стержень. При його розрахунку враховується не тільки вага спираються балок, ферм, але і особливості їхнього кріплення.


У середній частині колони розташовується стрижень, який передає навантаження до основи (бази). При його розрахунку важливо враховувати равноустойчивость 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, яке 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, однак багато металеві колони мають перетин у вигляді двотавра, прямокутної або круглої труби. Розміри перерізу обчислюються розрахунком на міцність (зазвичай на стиск) і стійкість. Остання характеристика залежить від наявності зв'язків, стійок фахверка і ін.


В залежності від конструктивного рішення, колони можуть мати постійне, ступенева і складений переріз. Конструкція постійного перерізу являє собою єдиний стрижень, який використовується у безкаркасних будівлях, складах і ангарах. На неї можна встановлювати обладнання з вантажопідйомністю максимум 20 т. Ступінчасті колони створені для установки обладнання вантажопідйомністю більше 20 т. Завдяки спеціальному перерізу підвищується жорсткість на вигин і поліпшується стійкість. Дана конструкція має дві несучі гілки: основну і подкрановую. Складені металеві колони рідко використовуються, і можуть сприймати різну навантаження (щодо осі). Вони потрібні для:
- установлення кранів на невеликій висоті;
- монтажу кранів в кілька ярусів;
- реконструкції будівель.

Область застосування

Сталеві колони користуються великим попитом завдяки невисокій вартості, зручності монтажу, легкості обробки, малогабаритність. Велику кількість переваг дозволяє використовувати їх для зведення:
- промислових будівель (наприклад, цехів);
- цивільних будівель (багатоповерхових будівель різного призначення);
- великопрольотних покриттів і мостів.
- будівель, які потребують особливої оформлення (можливість отримати різні архітектурні та дизайнерські форми).

Розрахунок конструкцій

Перед тим як здійснювати монтаж металевих конструкцій, потрібно виконати їх повний розрахунок. Для зведення каркасу найчастіше використовуються монолітні ступінчасті підстави без склянок. Для розрахунку конструкції знадобиться виконати збір всіх навантажень, а також визначитися з кількістю, розміром опор, армуванням і глибиною закладення. В даному випадку все залежить від ваги будівлі і особливостей грунту (чим він щільніший, тим менше стійок знадобиться).
Розрахунок повинен виконуватися так, щоб навантаження від споруди розподілялася рівномірно по грунту. Якщо з цим виникли труднощі, то можна підготувати потужну подушку з піску або гравію). Як тільки буде відома несуча здатність підстави і вага споруди, легко обчислюється загальна площа підошви підстави. А потім розраховується навантаження на кожну опору. Фундамент під металеву колону відрізняється від звичайного підстави тим, що кожен елемент працює окремо від інших. Вони між собою ніяк не пов'язані, тому помилки при проектуванні можуть спричинити за собою перекіс всього будинку.

Пристрій фундаментів

Ці підстави не мають склянок і оснащуються анкерними болтами, які утримують базу вироби. Їх верх розташовується так, щоб низ каркасного елемента і кінці анкерів закривалися підлогою. Якщо монтаж колон має на увазі заглиблення фундаменту мінімум на 4 м, то можна застосувати збірні залізобетонні подколонніка. Нижній край такій конструкції закріплюється в склянці, а верхній край оснащується анкерами. Для суміжних стійок знадобиться загальну підставу, 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.

Установка колон

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 із складових 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 обпирання бази на підставу (вузли металевих колон можна побачити нижче):
- на його поверхню без підливи розчином,
- на сталеві плити з підливою розчином;
- на балки, рейки (знадобиться підлива бази розчином). На практиці використовують більш простий спосіб монтажу. В даному випадку черевики встановлюються на зварені між собою сталеві підкладки, та скріплюються з низом колон. Як тільки конструкції будуть встановлені і зафіксовані, їх заливають розчином. Монтаж колон передбачає ретельну перевірку з допомогою геодезичних приладів і схилом. 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 расчалки, які знімаються після остаточного закріплення. Більш високі елементи додатково зміцнюють розпірками, тимчасовими зв'язками і підкосами. Для отримання стійкого каркаса краще монтувати колони разом з підкрановими балками.