Статья: Конструирование и расчет узла сопряжения надкрановой части колонны с подкрановой

Колонны в промышленных зданиях

Промышленная архитектура живет по собственным законам, она массивная, мощная, утилитарная и функциональная. Колонны в промышленных корпусах поддерживают многотонные балки и фермы, на них может приходиться значительная нагрузка от веса крана, поэтому их конструкция и прочность намного выше, чем у колонн в гражданских зданиях.

Колонны можно классифицировать по различным основаниям, в частности:

• по материалу колонны могут быть железобетонные и металлические;
• по расположению колонны могут относиться к крайнему или среднему ряду;
• по наличию кранового оборудования колонны могут быть бескрановыми или с кранами грузоподъемностью до 20 или до 50 тонн;
• по структуре колонны могут быть сплошными или сквозными;
• по сечению колонны могут иметь переменное или постоянное сечение;
• по типу решеток колонны могут быть с треугольной решеткой, с раскосой решеткой, с крестовой решеткой и с полураскосной решеткой.

В основном в одноэтажных зданиях используют железобетонные колонны прямоугольного сечения без мостовых кранов с шагом 6 метров, колонны двухветвевые без мостовых кранов, и сплошные и двухветвевые колонны с мостовыми кранами.

Для стальных каркасов применяют колонны постоянного по высоте сечения, ступенчатые и раздельные. Самыми простыми в изготовлении являются сплошные колонны, но к ним должны быть выполнены консоли, на которые будут опираться подкрановые балки. Поэтому их применение ограничено относительно небольшими по грузоподъемности кранами. Ступенчатые металлические колонны получили большее распространение, поскольку уступ нижнего участка позволяет организовать опирание подкрановых балок и сам кран может иметь большую грузоподъемность. Ступенчатая колонна состоит из верхней и нижней частей, которые называются надкрановая и подкрановая соответственно.

Рисунок 1. Чертеж стальной двухветвевой колонны с обозначением элементов.

Конструирование и расчет узла сопряжения надкрановой части колонны с подкрановой

Рассмотрим тип крепления верхней и нижней частей колонны с помощью траверсы. Для выполнения конструирования и расчета осуществим следующие действия:

• предварительно нарисуем схему сопряжения элементов, где покажем основные габариты и действующие усилия. Принимаем высоту соединяющего элемента равной 800 мм, чтобы обеспечить жесткость узлу, используем дополнительные ребра и горизонтальны пояса;
• назначим толщину для вертикальных ребер 12 мм, а ширину пример конструктивно 120 мм, принимаем сечение и для нижнего пояса;
• выбираем место для размещения верхнего пояса, удобно выполнять его ниже уровня траверсы на 20 см;
• для выполнения расчета определим расчетные комбинации усилий над уступом и расчетное давление от кранов;
• далее проверяем стыковые швы на прочность, затем определяем напряжение во внутренней полке подкрановой части колонны для двух комбинаций. Для этого нам понадобиться площадь сечения верхней части колонны и момент сопротивления сечения;
• записываем напряжения от первой и второй комбинации;
• определяем толщину стенки соединительного элемента;
• затем проверяем прочность шва, который выполняет передачу усилий с внутренней полки на соединительный элемент;
• чтобы проверить шов, соединяющий траверсу и подкрановую балку составляем комбинацию усилий, которая будет давать наибольшую опорную реакцию;
• выполняем проверку на срез стенки траверсы.

Рисунок 2. Расчет узла сопряжения.

Сварка в узле выполняется механизированным способом. На этапе монтажа первым выполняют длинный стыковой шов в стенке, а затем приступают к коротким швам, последними выполняют угловые швы.

Узел сопряжения верхней и нижней части является одним из самых важных, потому что в нем передаются усилия от вышележащих конструкций на нижележащие. Сама траверса изготавливается из листа стали, этот лист размещается в прорезях в полке верхней части колонны и стенке ветви. Траверса работает на изгиб, поэтому и выполняется ее проверка на прочность.

Если при выполнении расчетов не выполняются проверки, то необходимо увеличить толщину стенки или размер ребер жесткости.