Еще в античный период Греции сложились три таких классических сочетания: дорический, ионический и коринфский. Эти сочетания носят названия «ордер». Основная конструктивная схема всех ордеров — стоечно-балочная конструкция, которая включает стойки (колонны) и опирающиеся на них балки (архитрав).
При строительстве зданий из металлоконструкций базовым и одним из наиболее ответственных элементов являются колонны, ведь именно на них в результате передаются все внешние нагрузки, воздействующие на объект. Даже в процессе возведения какого-либо сооружения из металла, монтаж колонн является первоочередной задачей, следующей за подготовкой фундамента. Их тщательным образом выставляют, выравнивают, а уже после к ним закрепляются все остальные элементы каркаса: продольные и поперечные балки, перекрытия, стойки фахверка, фермы и прочее. По этой причине изготовление металлических колонн является особенно ответственной задачей, в ходе выполнения которой должны предъявляться повышенных требования к качеству сварки и выполнению технических условий рабочими.
Любую колонну, какой бы сложной она не была на первый взгляд, можно разделить на 3 основных элемента: оголовок, стержень и база.
Оголовок
Верхняя часть колонны. Воспринимает внешние нагрузки и передает их на стержень колонны и далее на фундамент.
Стержень
Средняя часть колонны, ее рабочая зона. В случае необходимости стержень может быть усилен косынками (в местах сопряжения с оголовком и базой) и ребрами жесткости.
База
Место закрепления колонны к фундаменту, которое осуществляется, как правило, через анкерные болты.
По конструктиву поперечного сечения несущие колонны можно разделить на несколько типов:
|
|
КОЛОННА ПОСТОЯННОГО СЕЧЕНИЯ
Колонна состоит из единого стержня, ярковыраженной подкрановой консоли и основания. Такие колонны обычно встречаются в бескаркасных зданиях, в ангарах, складах. На них возможна установка подвесного транспортного оборудования с грузоподъемностью не более 20 тн. Могут применяться как в одно- так и в многоэтажных зданиях. Габарит сечения такой колонны не изменяется, но при этом площадь сечения может варьироваться по высоте в соответствии с расчетными усилиями.
КОЛОННА СТУПЕНЧАТАЯ
В случае, когда в здании предполагается установка кран-балки высокой грузоподъемности, от 20 тн и выше. Такая конструкция увеличивает жесткость колонны на изгиб и существенно снижает склонность к потере устойчивости. Ступенчатая колонна состоит из двух ветвей: основной несущей, на которую опираются фермы кровли помещения, и подкрановой, на которую приходится нагрузка непосредственно от кран-балки грузоподъемного оборудования.
КОЛОННА РАЗДЕЛЬНАЯ
Такие колонны встречаются не часто и используются лишь в исключительных случаях:
· при низком расположении кранов большой грузоподъемности;
· при многоярусном расположении кранов;
· при реконструкции цехов (например, при увеличении числа пролетов).
Поперечное сечение колонны может иметь достаточно замысловатую форму, но в большинстве случаев проектировщики применяют:
· горячекатаный двутавр,
· профильную прямоугольную трубу,
· круглую трубу.
Конечный размер поперечного сечения подбирается после проведения расчетов на прочность. Колонны работают на сжатие, а такой тип нагружения не является экстремальным с точки зрения достижения предела текучести и последующего номинального разрушения. Намного критичней для колонны является потеря ее устойчивости, восприимчивость к которой во многом определяется не столько ее конструкцией, сколько тем, как колонна взаимодействует с другими элементами здания.
|
|
База является опорной частью колонны и предназначена
для передачи усилия, с колонны на фундамент. Конструкция базы
должна соответствовать принятому в расчетной схеме колонны
способу сопряжения ее с фундаментом (сопряжение шарнирноеили жесткое) и иметь минимальное число деталей и количество
сварных швов. Как правило, базы проектируют с учетом опирания
колонн назаранееустановленные,выверенныеиподлитыеопорныеплиты,с верхнейстроганнойилифрезерованнойповерхностью.Усилияотколонннаплитупередаютсячерезфрезерованныйторецколонны.Принегабаритныхразмерахнижнихчастейколонныследуетпредусматривать монтажный стык с фрезерованными торцамивыше базы на отметке, близкой к нулевой.
 Типы баз колонн:
|
| 1 – траверса; 2 – плита; 3 – фрезеровка; 4 – центрирующая плита |
 Базы центрально- сжатых колонн
|
| 1 – траверса; 2 – консольное ребро; 3 – диафрагма; 4 – анкерная шайба |
При небольших усилиях в колоннах (до 4000-5000 кН) чаще принимаются базы с траверсами. Для увеличения жесткости плиты и повышения равномерности передачи давления с плиты на фундамент, устраивают между ветвями дополнительные ребра. Роль траверсы, в легких колоннах, могут выполнять прокатные швеллеры и консольные ребра.
|
|
В колоннах с усилиями 6000-10000 кН и более применяют базы с фрезерованными торцами, конструкция значительно проще, отсутствуют траверсы и ребра.
Базы с шарнирным устройством большой сложности монтажа применяются редко. Анкерные болты ставятся лишь для фиксации проектного положения и закрепления к фундаменту. При шарнирном узле, анкерные болты прикрепляются непосредственно к опорной плите, при жестком – крепятся через консоли.