Колонны и элементы стержневых конструкций

Реферат

С развитием металлургической промышленности растет объем и номенклатура металлических изделий в строительстве и особенно ассортимент из алюминия. Из стального проката возводят каркасы промышленных и гражданских зданий, мосты, изготовляют арматуру для железобетона, кровельную сталь, трубы, а также различные металлические изделия, заклепки, болты, гвозди, шурупы. Различный профиль алюминия используют для изготовления несущих и ограждающих конструкций, ф Широкому использованию металлов в строительстве способствует ряд их ценных технических свойств: высокая прочность, пластичность, повышенная теплопроводность, электропроводность и свариваемость. Наряду с этим металлы, и особенно сталь и чугун, при действии различных газов и влаги сильно корродируют и требуют специальной защиты.

Вопросы экономии металла в отрасли сборного железобетона наряду с проблемой снижения трудоемкости изготовления изделий арматуры имеют большое значение.

К перерасходу металла в строительстве ведут следующие причины: замена арматуры проектных диаметров и классов, а также профилей проката, имеющимися в наличии; технологические потери, обусловленные особенностями производства (отходы концов напрягаемых стержней, используемых для установки захватов, отходов прядей на длинном стенде, на участках между формами и т. д.); отходы при заготовке арматуры и изделий из нее и раскрое проката; прокат арматуры с положительными допусками: брак; разрушение конструкций при контрольных испытаниях.

Причинами перерасхода стали являются нерациональный раскрой металлопроката по чертежам, замена проектных профилей и листов на имеющиеся в наличии больших сечений и толщин, применение стали повышенной и высокой прочности без соответствующего перерасчета конструкций, недостатки в организации поставки металлопроката металлургическими заводами.

Сложившийся удельный вес в строительной индустрии при производстве железобетона и строительных конструкций составляет (%): завышение номинального диаметра арматурной стали— 62,4; плюсовые допуски проката— 12,0; немерные длины свариваемых марок стали — 25,6.

Колонны и элементы стержневых конструкций

Общая характеристика

Колонна является древнейшей строительной конструкцией. Более 3000 лет тому назад египтяне вытесывали из камня колонны для надгробных памятников, а в V в. до н.э. колонна заняла центральное место в колоннадах общественных зданий у древних греков и римлян. Такие колонны воздвигались исключительно по эмпирическим правилам, заимствованным из окружающего мира.

13 стр., 6174 слов

Технология наплавочных работ для конструкции из стали

... наплавка самозащитными порошковыми проволоками v Электрошлаковая наплавка v Плазменная наплавка v Лазерная наплавка v Электронно-лучевая наплавка v Индукционная наплавка v Газопламенная наплавка Ручная дуговая наплавка. Ручная дуговая наплавка ... особенно рекомендуется для изделий из стали Г13); уравновешивание короблений симметричным расположением валиков; ведение наплавки детали, жестко закрепленной ...

Научный подход к изучению проблемы работы сжатых конструкций был начат в XVIII в., когда Петрус Ван-Мусшенбрук построил установку для испытаний на сжатие, а Леонард Эйлер получил свою знаменитую формулу, к которой мы будем неоднократно обращаться. Было установлено, что несущая способность центрально-сжатого стержня обратно пропорциональна квадрату его длины, т.е. в два раза более длинный стержень несет в четыре раза меньшую нагрузку. К сожалению, формула Эйлера, содержащая произвольное целое число, которому в то время не могли найти объяснения, а также слабое соответствие этой формулы экспериментальным данным (как мы сегодня знаем, плохо обоснованным) привели к ее забвению почти на 200 лет. Лишь в конце прошлого века эта формула получила всеобщее признание и дальнейшее развитие, которое продолжалось на фоне острых дискуссий до середины нашего столетия. С существом этих дискуссий мы познакомимся позднее, а сейчас рассмотрим лишь краткую характеристику конструкций, работающих на сжатие.

Колонны, стойки, стрелы кранов и другие продольно сжатые конструкции с точки зрения их расчета имеют общие черты с отдельными элементами, входящими в состав других конструкций или стержневых систем, например со стержнями ферм, элементами связей и т.п. Это позволяет их рассматривать в составе одной главы, но с разной степенью детализации. При всем многообразии такие конструкции имеют общие формальные признаки — все они работают на сжатие или на сжатие с изгибом, а их длина в 10…20 раз и более превышает размеры поперечных сечений. Конструкция состоит из собственно стержня и опорных устройств, технические решения которых зависят от назначения конструкции и особенностей, узловых сопряжении.

По форме силуэта конструкции могут быть постоянного сечения, переменного сечения и ступенчатыми. Изменение сечения по длине позволяет снизить металлоемкость, но незначительно, поэтому такие стержни проектируют из архитектурных соображений либо когда снижение массы приводит к дополнительным эффектам, например в подвижных конструкциях типа крановых стрел.

Типичными представителями сжатых стержневых конструкций являются колонны и стойки, состоящие из стержня, оголовка, базы, иногда консоли. Оголовок служит для опирания и крепления вышележащих конструкций. База выполняет две функции — распределяет усилие, передаваемое колонной на фундамент, снижая напряжение до расчетного сопротивления фундамента, и обеспечивает прикрепление к нему колонны с помощью анкерных болтов. На консоли могут опираться подкрановые балки, стеновые панели, технологические коммуникации и т. п.

Мощные стержни типа колонн, стоек, элементов тяжелых ферм выполняют из одиночных широкополочных двутавров или составляют их из нескольких прокатных профилей. Составные стержни могут быть сплошностенчатыми — сплошными — и сквозными.

Последние в свою очередь делят на стержни с безраскосной решеткой, решетчатые и перфорированные. Ветви (пояса) безраскосных стержней объединяют планками из листовой стали, жесткими вставками или перфорированными листами. Перфорированные стержни могут быть выполнены также гнутосварными из зигзагообразно разрезанных листов или из прокатных профилей, которые после предварительной фигурной резки объединяют в крестообразное сечение. При всей своей привлекательности перфорированные стержни находят ограниченное применение, что связано с дополнительными операциями и необходимостью иметь оборудование для фигурной резки и гибки заготовок в форме гнутых швеллеров или уголков. При изготовлении стоек из перфорированных прокатных профилей необходимы операции правки, так как после резки исходного профиля полученные заготовки изгибаются в разные стороны вследствие наличия в исходном металлопрокате остаточных напряжений.

11 стр., 5007 слов

Конструкции из дерева и пластмасс

... , расчетная 0,335 кН/м2 . 2. РАСЧЕТ И КОНСТРУИРОВАНИЕ ОГРАЖДАЮЩИХ КОНСТРУКЦИЙ Нагрузка кН/м 2 Коэффициент надежности по нагрузке ... УСИЛИЙ В КОЛОННАХ Поперечную раму однопролетного здания, состоящую из двух колонн, жестко защемленных в фундаментах и шарнирно соединенных ... обушка уголка. Для присоединения стержней применяется ручная сварка по 1) Коэффициенты и расчетные сопротивления, принимаемые при ...

Элементы стержневых конструкций небольших поперечных размеров проектируют из круглых или прямоугольных труб, одиночных либо спаренных уголков.

По виду напряженного состояния стержни делят на центрально-сжатые, внецентренно сжатые и сжато-изгибаемые. Аналогичную классификацию используют для наименования растянутых элементов.

Колонна металлическая – это (столб, стояк, подставка, подпорка) строительная несущая конструкция, устанавливаемая вертикально, чаще всего служащее опорой фронтонов или внутренних частей зданий. Металлические колонны не всегда используются в качестве основной несущей конструкции. В последнее время металлические колонны нашли применение в дизайнерском оформлении зданий.

Металлические колонны, вместе с балками составляют скелет здания. Сооружения на металлическом каркасе сегодня стали наиболее востребованы. Металлические колонны, объединенные металлическими балками, образуют надежный каркас здания, к которому примыкают перегородки, облицованные утеплителем и другими строительными материалами. Металлические колонны несут основную силовую нагрузку. Металлические стальные колонны используются чаще других именно из-за высоких прочностных характеристик.

Колонны металлические различных типов:

  • одноветьевые металлические колонны из прокатных двутавровых балок;
  • одноветьевые металлические колонны из сварных двутавровых балок;
  • одноветьевые металлические колонны из квадратных труб;
  • одноветьевые металлические колонны из круглых труб;
  • одноветьевые металлические колонны из спаренных швеллеров и т. д.;
  • металлические колонны с креплением для подкрановых балок;
  • двухветьевые колонны из прокатных двутавровых балок;
  • двухветьевые колонны из сварных двутавровых балок;
  • колонны (одно — двух- трёх- четырёх) секционные.

Простота и удобство монтажа делает металлические колонны, весьма востребованной технологией строительства.

Монтаж металлических колонн

Первая трудность с которой сталкиваются при монтаже металлических колонн, это повышенные требования точности к геометрии фундаментов. Крепление металлической колонны к фундаменту осуществляется посредством анкерных болтов. Отклонение закладных от проектных положений допускается не более чем на 2мм. Если отклонение по вертикали составляет 40-50мм, опорную часть доводят до требуемого уровня с помощью металлических пластин.

Монтаж колонн ведут с помощью кранов, на весу. Предварительно, колонны раскладывают у мест монтажа. Там же, выполняют обустройство конструкции колонн приваркой креплений для закрепления подмостей, а также приваривают закладные детали и монтажные крепления.

21 стр., 10055 слов

Металлические конструкции (2)

... и основы проектирования металлических конструкций 2.1 Номенклатура стальных конструкций Стальные конструкции используют в ... балки, объединяя стальные главные балки пролетного строения с железобетонной плитой проезжей части для совместной работы на изгиб. 6. Башни и мачты. Большую группу подобных конструкций ... которых по железобетонным колоннам устанавливают стальные конструкции покрытия и подкрановые ...

Так как монтаж колонн выполняется с крана, важно чтобы колонна подвешивалась строго вертикально. Если колонна симметрична, то ее подвешивают за верхнюю точку. Если же не симметрична (например, крайняя двужветвевая колонна промышленного здания), для монтажа используют траверсы, позволяющие придать колонне вертикальное положение на весу.

Для предотвращения среза резьбы с анкерных болтов фундамента, на них надевают защитные колпачки. При установке колонны, ее закрепляют на анкерах, затем, выполняют контрольную выверку геодезисты, после чего, окончательно закрепляют обваркой опорной пяты к закладной детали фундамента.

Технология монтажа металлических колонн практически не отличается от установки подобных конструкций из железобетона. Колонны из металла в основном устанавливают целиком, а более громоздкие монтируют из отдельных элементов, при сварке частей используется равнопрочный стык металлических колонн. Такие соединения обеспечивают равную прочность шва и основного металла. При комбинации встык их располагают в разбежку.

Монтаж металлических колонн состоит из целого ряда операций:

  1. захват;
  2. подъем;
  3. наводки колонны на основания или встык;
  4. выверка;
  5. закрепление.

Для подъема применяется строповка металлических колонн или захват полуавтоматическими приспособлениями. Для предотвращения проскальзывания строп при подъеме между стропами и колонной закладывают деревянные подкладки или распущенные пополам отрезки стальных труб.

Металлические колонны – порядок и способы монтажа

Перед началом подъема на колонну крепят съемную лестницу – для снятия строп. Подъем производится путем поворота или скольжения. Наиболее трудоемкими считаются мероприятия по выверке и кратковременному закреплению колонн. Процесс их проведения зависит от конструктивных особенностей базы металлических колонн и полного сопряжения с основанием.

При проектировании металлических конструкций в обязательном порядке проводится расчет металлической колонны, то есть центрально-сжатого элемента, коим является данная конструкция. Для этого делят величину проектной нагрузки на расчетное сопротивление материала, из которого изготовлена колонна. На данный момент существует три способа монтажа:

  1. На металлические подкладки, толщина которых составляет от 40 до 50 мм, и устанавливаются они между опорной частью колонны и верхним срезом фундамента. По окончании монтажа и закрепления анкеров оставшийся зазор заливается цементным раствором.
  2. Наверх фундамента, который возведен точно по проектной отметке основания колонны без цементной заливки. При использовании данного типа установки величина отклонения поверхности фундамента от запроектированного должна быть не более 5 мм, а подошва опорной плиты должна быть обработана фрезой в заводских условиях.
  3. На установленные и подлитые раствором плиты базы конструкции.

Монтаж металлических колонн – нюансы установки

Первый метод требует больших трудозатрат и, к тому же, неточен. Основным недостатком второго способа является сложность выполнения поверхности фундамента с достаточной точностью.

19 стр., 9086 слов

Монтаж железобетонных колонн одноэтажного промышленного здания

... колонны закрепляют в стакане фундамента с помощью кондукторов или стальных, деревянных и железобетонных клиньев. Железобетонные клинья при выверке колонны ... колонн и применять принудительную установку се в проектное положение. Монтаж колонн обычно ведут самоходными стреловыми и башенными кранами. Колонны ... организуется для возведения отдельных конструктивных элементов (фундаментов, стен, перекрытия и ...

Лучшим считается метод установки крупногабаритных труб, получивший название безвыверочного монтажа. Суть его состоит в том, что на фундамент под металлическую колонну (не доведенный до проектной метки) устанавливают на раствор опорную плиту для четырех колонн. Все они устанавливаются по осям или на выверочных болтах.

При необходимости стыковки частей колонн в вертикальной плоскости верхнюю часть поднимают и наводят встык с подмостей, которые закреплены на нижнем сегменте колонн. Установка металлических колонн проводится при помощи геодезических инструментов и отвесов. Отклонения не должны превышать проектные допуски.

Металлические колонны, высота которых не более 15 м, с узкими опорными башмаками, крепят на фундаменте при помощи двух или четырех анкерных болтов. Усиление металлических колонн рекомендуется проводить после установки конструкции с обязательным монтажом связей и балок. Предусмотрено также усиление их временными связями.