Экзаменационный билет № 28

1.Типы сечений стальных колонн одноэтажных производственных зданий.

Различают колонны трех типов: постоянного сечения, перемен­ного сечения (ступенчатые) и раздельные, рисунок 7.1. Колонны по­стоянного сечения, рисунок 7,1, а, с консолью для подкрановой бал­ки рациональны при кранах сравнительно небольшой грузоподъем­ности— 150—200 кН. В настоящее время для экономии металла та­кие колонны чаще проектируют железобетонными.

Колонны переменного сечения, рисунок 7.1,6, в, наиболее распрост­ранены в каркасах промышленных зданий, так как пригодны почти для любых крановых нагрузок. Верхнюю (надкрановую) часть этих колонн обычно выполняют сплошной постоянного сечения, а ниж­нюю подкрановую — либо сплошной, либо сквозной. В сплошных колоннах обе ветви соединяют сплошным листом (обычно сваркой и реже на клепке), в сквозных — решетками из уголков илн план­ками из полосовой стали.

а – постоянного сечения

б, в – переменного сечения ступенчатые (с одним уступом)

г – ступенчатая раздельного типа

Рисунок 7.1 – Типы внецентренно сжатых колонн

Колонны раздельного типа рацио­нальны в цехах с тяжелыми крновыми нагрузками (бо­лее 150 т) режима 6К — 7К и при небольшой высоте (до 20 м). Наружная (шатровая) и внутренняя (подкрано­вая) ветви этих колонн соединяются гибкими в верти­кальной плоскости планками, благодаря чему каждая ветвь работает самостоятельно. Шатровая ветвь воспри­нимает нагрузку от конструкций покрытия и стенового ограждения, а подкрановая — от крана как центрально-сжатая стойка.

Типы и размеры сечений внецентренно-сжатых колонн назначают предварительно. В колоннах постоянного се­чения высоту сечения h принимают примерно 1/15l при высоте колонн 10—12 м; 1/18l — при высоте 14—16 м и 1/20l при высоте более 20 м (l — расстояние от верха фундамента до нижнего опорного узла фермы покрытия). В колоннах переменного сечения высоту сечения h₂ надкрановой части принимают в пределах 1/8 – 1/12 высоты l (обычно h₂=500 мм и реже 750—1000 мм), а высоту се­чения h₁, подкрановой части—1/10 – 1/20l в зависимости от высоты l₁ и типа сечения (сплошного или сквозного). Сплошное сечение по условиям экономии металла и тру­доемкости изготовления назначают при высоте сечения h до 1 м, сквозные — при h >1,2 м. Некоторые типы по­перечных сечений колонн показаны на рисунке 7.2.

а – в, ж – сплошные

г – з – сквозные

Рисунок 7.2 – Типы сечений внецентренно сжатых колонн

2.Конструкции стыков сборного ригеля с колонной

Сечение колонн в балочной схеме может быть квадратное или прямоугольное; рекомендуется оставлять его постоянным по всем этажам, кроме подвального, изменяя сечение арматуры и класс бетона в соответствии с изменением нагрузки.  При невозможности выдержать постоянное сечение допускается изменять один размер (ширину) колонны, чтобы ригели получались постоянной длины.

Для крепления ригелей колонны снабжают железобетонными консолями и закладными металлическими частями.

Места членения (расположения стыков) колонны зависят от выбранной конструкции узла. Ригели рамы членят преимущественно на отдельные прямолинейные элементы, стыкуемые по грани колонны скрытым или консольным стыком (рис. 14.2, а, б). Колонны также членят на прямолинейные элементы, стыкуемые через два этажа – выше уровня перекрытия. Чтобы сохранить монолитность узлов и уменьшить число типов сборных элементов, многоэтажные рамы в некоторых случаях членят на отдельные однопролетные одноэтажные рамы.

При относительно небольшой полезной нагрузке (до 500 кг/м²) стык может быть назначен на высоте 0,5 – 0,7 м от уровня перекрытия, что создает удобные условия для производства работ.

При большей полезной нагрузке может быть применен жесткий узел соединения ригелей и колонн на уровне верха перекрытия. При шарнирном соединении колонн и жесткого стыка ригелей, а также в случае узла «стаканного» типа, стык колонн располагается в толще перекрытия. В практике строительства встречаются и другие решения, например, при значительных нагрузках (до 1000 кг/м²), когда при сохранении жестких узлов монолитными разрезают только колонны (рис. 14.3, а) или колонны и ригели (рис. 14.3, б) и идут на усложнение конструкции элементов – ригели с отростками, крестообразные стойки. Распространенным стыком является стык со сваркой по периметру колонны, причем для удобства выверки колонны по ее центру укрепляют стальную прокладку (рис. 14.4).Стыки многоэтажных сборных рам, как правило, выполняют жесткими, т.к. при шарнирных стыках уменьшается общая жесткость здания и снижается сопротивление деформированию при горизонтальных нагрузках. Этот недостаток особенно становится существенным с увеличением числа этажей каркасного здания. Шарнирные стыки ригелей на консолях колонн неэкономичны, особенно в сравнении с жесткими бесконсольными стыками ригелей Хороший стык, способный воспринимать моменты, применимый при связевой и рамной системах, получается с применением вертикальных стыковых стержней (рис. 14.6), привариваемых к рабочей арматуре нижней и  верхней частей колонн. Монтажное крепление в этих случаях может выполняться на болтах. Для заполнения шва в стыке следует применять нагнетание цементного раствора через заложенные в колонны трубки. Для обеспечения рихтовки предусмотрена центрирующая прокладка.