Двутавровые металлические колонны

Почему для колонны берут колонный двутавр

У колонного двутавра типа К высота сечения почти равна ширине полки, поэтому стойка одинаково работает на продольный изгиб в двух плоскостях — у неё нет «слабой» оси, как у балочного двутавра типа Б. Для центрально-сжатой колонны это решает: равноустойчивое сечение позволяет не наращивать металл только ради одной плоскости. Профиль типа К по ГОСТ 26020-83 идёт с параллельными гранями полок, что упрощает примыкание балок и установку накладок без подгонки клиньев.

Когда нужного номера в колонном сортаменте нет или геометрия нестандартная, колонну сваривают из листа. Сварной двутавр позволяет задать высоту стенки и толщину полок строго под эпюру усилий, но требует контроля швов и правки поводок после сварки. На практике для типовых каркасов в Санкт-Петербурге дешевле и быстрее горячекатаный прокат, а сварное сечение оправдано на тяжёлых колоннах нижних этажей, где номера сортамента уже не хватает.

База и оголовок: где колонна передаёт нагрузку

Колонна работает через два узла. Снизу — база: траверса, опорная плита и анкерные болты, замоноличенные в фундамент. Плита распределяет нагрузку от стойки на бетон, а анкеры держат колонну от сдвига и опрокидывания при монтаже и ветровой нагрузке. Толщину опорной плиты и диаметр анкеров считают по реакции в опоре: заниженная плита прогибается и выкрашивает бетон под кромкой, поэтому экономить на ней нельзя.

Сверху — оголовок: площадка, на которую опираются балки или фермы. Под полкой колонны в этом узле ставят рёбра жёсткости, иначе сосредоточенная нагрузка сминает стенку. Балки к оголовку обычно крепят на накладках — лучше двумя пластинами с обеих сторон, чтобы усилие шло симметрично. Эти детали закладывают в КМ, и менять их на монтаже без пересчёта нельзя — узел отвечает за устойчивость всего каркаса.

Как подобрать сечение под конкретный проект

Подбор начинается с двух величин — расчётной нагрузки на колонну и её расчётной длины. По ним определяют требуемую гибкость и номер профиля: чем длиннее свободный участок стойки, тем раньше она теряет устойчивость, и тогда увеличивают сечение или ставят связи, сокращающие расчётную длину. Гибкость, а не только площадь сечения, чаще определяет итоговый номер двутавра.

• шаг колонн и схема связей — задают расчётную длину в каждой плоскости;
• тип опирания балок — центральное или внецентренное, от него зависит момент в стойке;
• условия эксплуатации — отапливаемый цех, открытая площадка или влажная среда диктуют систему защиты.

Частая ошибка — заказывать колонну «с запасом» по площади, забыв про гибкость и узлы. Перерасход металла на длинной слабо закреплённой стойке не помогает, если не сокращена расчётная длина. Поэтому сечение и связи в Санкт-Петербурге смотрим вместе по чертежам КМ, а не подбираем профиль наугад.

Изготовление, защита и доставка

Колонны изготавливают в заводских условиях: прокат режут в размер, собирают и приваривают базу и оголовок, при необходимости усиливают стенку рёбрами. После сборки проверяют геометрию — длину, положение опорных плоскостей и перпендикулярность торцов: перекос базы вылезает уже на монтаже, и править его на объекте дорого. Сварные швы ответственных узлов контролируют визуально, а на тяжёлых колоннах — и неразрушающими методами.

Защиту подбирают под среду эксплуатации: грунтовка и порошковая окраска для закрытых отапливаемых зданий, горячее цинкование — для открытых площадок и влажных цехов, где краска быстро сходит. ЗМК Континенталь поставляет колонны под чертежи КМД, отгружает по Ленинградской области и рассчитывает доставку в Санкт-Петербург под габарит и вес партии — длинномерные колонны везут отдельным транспортом.