§ 20.3. Колонны. Подкрановые и обвязочные балки
Для устройства каркасов одноэтажных и многоэтажных промышленных зданий применяют железобетонные и стальные колонны.
Железобетонные колонны одноэтажных промышленных зданий (рис. 20.7) могут быть с консолями и без них (если отсутствуют мостовые краны). По расположению в плане их подразделяют
па колонны средних и крайних рядов. В зависимости от поперечного сечения колонны бывают прямоугольные, таврового профиля и двухветвевые. Размеры поперечного сечения зависят от величины действующих нагрузок. Применяют следующие унифицированные размеры сечений колонн: 400×400, 400×600, 400×800. 500×500; 500×600 и 500×800 мм — для прямоугольных; 400×600 и 400×800 мм - для тавровых и 400×1000, 500×1000, 500×1300, 500×1400, 500×1500, 600×1400, 600×1900 и 600×2400 мм — для двухветвевых. Колонны могут состоять из нескольких частей, которые собирают на строительной площадке.
Колонны с консолями состоят из надкрановой и подкрановой ветвей. Сечение над крановых ветвей чаще всего квадратное или прямоугольное: 400× ×400 или 500×500 мм. Для изготовления колонн применяют бетой марок 200 – 500 арматуру различных классов.
Длину колонн принимают с учетом высоты цеха и глубины их заделки в фундамент, которая может быть: для колонн прямоугольного сечения без мостовых крапов — 750 мм, для колонн прямоугольного и двутаврового сечения с мостовыми крапами — 850 мм; для двухветвевых колонн — 900— 1200 мм.
Кроме основных колонн для устройства фахверков используют фахверковые колонны. Их устанавливают вдоль здания при шаге крайних колони 12 м и размере панелей, стен 6 м, а также в торцах зданий.
Для устройства каркасов многоэтажных зданий используют железобетонные колонны высотой на один, два и три этажа. Сечение колони 400×400 и 400×600 мм (рис. 20.8). Изготовляют колонны из бетона марок 200—500 и армируют стальными каркасами. Сопряжение ригелей с колоннами может быть консольным и бесконсольным. Стыки колонн устраивают на 600 – 1000 мм выше перекрытия.
Стальные колонны одноэтажных зданий могут иметь постоянное по высоте сечение и переменное. В свою очередь, колонны с переменным сечением могут иметь подкрановую часть сплошного и сквозного сечения (рис. 20.9).
Сквозные колонны подразделяют на колонны с ветвями, соединенными связями, и колонны раздельные, которые состоят из независимо работающих шатровой и подкрановой ветвей (рис. 20.9, д). Колонны постоянного сечения используют в случае применения кранов грузоподъемностью до 20 т и при высоте здания до 9,6 м.
В случаях, когда колонны в основном работают на центральное сжатие, применяют колонны сплошного сечения. Для изготовления сплошных колонн применяют широкополочный прокатный или сплошной двутавр, а для сквозных колонн могут быть использованы также двутавры, швеллеры и уголки.
Раздельные колонны устраивают в зданиях с тяжелыми мостовыми кранами (125 т и выше). В нижней части колонн для сопряжения с фундаментами предусматривают стальные базы (башмаки). Базы к фупдаментам крепят анкерными болтами, закладываемыми в фундамент при их изготовлении. Нижняя опорная часть колонны вместе с базой покрывается слоем бетона.
Жесткость неустойчивость зданий достигаются установкой системы вертикальных и горизонтальных связей. Так, для снижения и перераспределения возникающих усилий в элементах каркаса от температурных и других воздействий здание разбивают на температурные блоки и в середине каждого блока устраивают вертикальные связи между колоннами: при шаге колонн 6 м — крестовые; при шаге колонн 12 м — портальные (рис. 20.10). Связи выполняют из уголков или швеллеров и приваривают к закладным частям колонн.
Для обеспечения работы мостовых кранов на консоли колонн монтируют подкрановые балки, на которые укладывают рельсы. Подкрановые балки также обеспечивают дополнительную пространственную жесткость здания. Подкрановые балки могут быть железобетонные и стальные.
Железобетонные подкрановые балки применяют при шаге колони 6 и 12 м, по сравнительно редко, так как они имеют значительную массу, расход бетона и арматуры. Балки могут иметь тавровое (для длины 6 м) и двутавровое сечение с утолщением стенок только на опорах.
К колоннам железобетонные подкрановые балки крепят сваркой закладных деталей и анкерными болтами (рис. 20.11). После тщательной установки и выверки гайки на анкерных болтах заваривают. Рельсы к балкам присоединяют прижимными лапками, которые располагают через 750 мм. В концах подкрановых путей устанавливают стальные упоры — ограничители, которые снабжаются амортизаторами-буферами из деревянного бруса.
Более эффективными по сравнению с железобетонными являются стальные подкрановые балки, которые подразделяются на разрезные и неразрезные. Они более просты в изготовлении и при монтаже. По типу сечения подкрановые балки могут быть сквозными (решетчатыми) и сплошными.
Балки сплошного сечения (рис. 20.12) изготовляют в виде двутавра (прокатного профиля или составленного из трех листов стали с ребрами жесткости). Элементы сечения балок соединяют сваркой. Иногда изготовляют клепаные балки.
Сквозные подкрановые балки в виде шпренгельных систем применяют в зданиях с шагом колонн 12 м и более при кранах среднего и легкого режимов работы грузоподъемностью до 75 т.
Высоту балок определяют по расчету, и она может быть от 650 до 2050 мм с градацией размеров через 200 мм.
Крепление рельсов к балкам может быть неподвижным и подвижным. Неподвижное крепление осуществляется путем приварки рельса к верхней полке балки при кранах грузоподъемностью до 30 т. Подвижное крепление, осуществляемое чаще всего, производят с помощью скоб и прижимных лапок (рис. 20.12, в, г).
Если в качестве материалов для стен применяют кирпич или мелкие блоки, то для их опирания, а также в местах перепада высот смежных пролетов используют обвязочные железобетонные балки (рис. 20.13, а). Их обычно устраивают над оконными проемами или лептами остекления.
Обвязочные балки длиной 5950 мм имеют высоту сечения 585 мм и ширину 200, 250 и 380 мм. Их устанавливают на опорные стальные столики и крепят к колоннам с помощью стальных планок, привариваемых к закладным элементам (рис. 20.13, б).