Для каркасных конструкций зданий с небольшими нагрузками и высотами, как правило, используют стальные колонны, которые отличаются экономичностью, простотой монтажа и достаточной прочностью для удовлетворения этих условий. При выборе таких колонн необходимо учитывать тип строительных нагрузок, особенности эксплуатации, а также требования к устойчивости и долговечности. Рассмотрим наиболее распространённые типы стальных колонн для таких объектов:
1. Колонны из горячекатаных стальных профилей
Самый распространённый вариант для зданий с небольшими высотами и нагрузками — горячекатаные стальные профили, такие как:
Швеллеры (I-образные профили) — традиционные элементы каркасных конструкций, которые часто применяются в качестве колонн. Швеллеры используются для зданий с нагрузками среднего уровня, они доступны, легко монтируются и обеспечивают стабильность при сравнительно небольших высотах.
Профили типа «I» или «H» — наиболее часто встречаются в применении для колонн в малых и средних по высоте зданиях. Эти профили имеют симметричную форму, обеспечивая отличную нагрузочную способность и устойчивость к изгибу.
Уголки (L-образные профили) — реже используются для колонн, но могут быть вариантом для каркасных конструкций с небольшими нагрузками. Уголки обладают хорошей жесткостью при относительно низкой стоимости.
Трубчатые профили (круглые или квадратные) — их применяют для колонн, когда требуется эстетика и высокое сопротивление к нагрузкам на изгиб. Трубчатые колонны хорошо работают в условиях сжатия, но требуют более точного расчёта на прочность и устойчивость.
2. Составные колонны
Если для поддержания жёсткости или для более сложных архитектурных решений в каркасах требуются колонны, которые могут нести большие нагрузки, но при этом ещё остаются лёгкими и доступными по стоимости, то применяют составные колонны. Составные колонны состоят из нескольких элементов, собранных в единую конструкцию, что позволяет им эффективно справляться с нагрузками и увеличивает их устойчивость.
Пример составной колонны:
Составные стальные колонны могут включать стальные трубы или уголки, соединённые сваркой или болтами.
3. Профили переменного сечения
Для более сложных проектов или для экономии материалов могут использоваться стальные колонны с переменным сечением. Такие колонны встречаются реже, но позволяют эффективно распределять нагрузки по высоте конструкции. В основном они применяются для повышения прочности в тех местах, где нагрузки на колонну максимально велики.
4. Трубчатые колонны
Трубчатые колонны (круглые, квадратные или прямоугольные) — это ещё один распространённый вариант для зданий средней и небольшой высоты с ограниченными нагрузками. Их выбирают, когда важно сочетание прочности и лёгкости.
Трубчатые колонны могут быть как сварными, так и бесшовными. Для здания с небольшими нагрузками и высотой предпочтительнее использовать сварные трубы, которые проще в монтаже и экономичнее.
Такие колонны часто используют в офисных, торговых и складских зданиях, где необходимо минимизировать материал и уменьшить строительные затраты.
5. Колонны с дополнительной защитой от коррозии
Если здание эксплуатируется в условиях повышенной влажности или в агрессивной среде, то для предотвращения разрушения металла применяются колонны с антикоррозийными покрытиями. Это может быть галванизация, порошковое покрытие или краска на основе полиуретанов и эпоксидных смол.
6. Конструкции с простыми сварными соединениями
Для зданий с невысокими нагрузками и высотой важно использовать простые соединения, такие как сварка или болтовые соединения. Это позволяет ускорить монтаж и снизить стоимость конструкции.
7. Стальные колонны с усилением
В некоторых случаях для колонн могут быть предусмотрены дополнительные элементы усиления — например, при повышенных нагрузках в определённых зонах здания (например, в области, где проходят лифты или большие технологические установки).
Колонны могут усиливаться за счёт:
Применения гнуто-стальных накладок,
Установки жёстких связей между колоннами и балками,
Увеличения толщины стенок профиля.
Расчет и проектирование
Проектирование стальных колонн для зданий с небольшими нагрузками и высотами требует учёта различных факторов:
Нагрузки (статические и динамические),
Воздействие ветра, землетрясений и других внешних факторов,
Устойчивость колонн к сгибанию и деформации,
Устойчивость при сжатии (важно при определении формы и размера колонн).
Проектирование таких колонн должно учитывать:
Классы прочности стали,
Стандарты для сварных и болтовых соединений,
Степень защиты от коррозии.
Заключение
При строительстве каркасных зданий с небольшими нагрузками и высотами часто применяются горячекатаные профили, такие как швеллеры, I-образные профили, трубчатые колонны. Выбор зависит от конкретных требований проекта, включая нагрузочные параметры, эстетику и условия эксплуатации. Важно также не забывать об антикоррозийной защите, которая продлит срок службы конструкции.
