Двутавры выпускаются в нескольких типах, и для колонн подходит не любой. Если поставить в колонну нормальный балочный двутавр, он окажется гибким в одной из плоскостей и потеряет устойчивость под сжатием раньше, чем исчерпает прочность материала. Для сжатых элементов существует отдельный тип — колонный двутавр К, и понимать разницу важно, чтобы не заложить неподходящий профиль и не переплатить.
Чем колонный двутавр отличается от других
Колонный двутавр (К) изготавливается по ГОСТ 26020-83 — стандарту на двутавры с параллельными гранями полок. Его главная особенность в том, что высота профиля примерно равна ширине полки: сечение вписывается в условный квадрат. Полки у него широкие, толстые и без уклона, перпендикулярны стенке. Такая геометрия даёт близкую жёсткость в двух плоскостях и высокую устойчивость к продольному изгибу — именно то, что нужно сжатой колонне.
Для сравнения: нормальный двутавр серии Б имеет узкие полки и вытянутое сечение — он оптимален для работы на изгиб (балки, прогоны, перекрытия), но в колонне склонен терять устойчивость в слабой плоскости. Широкополочный двутавр (Ш) занимает промежуточное положение: у него полки шире, чем у Б, и он подходит для тяжело нагруженных балок и комбинированных элементов, работающих и на изгиб, и частично на сжатие.
Почему устойчивость важнее площади сечения
Несущая способность сжатого элемента определяется не только площадью сечения, но и его устойчивостью, а она зависит от радиуса инерции — того, насколько «широко» распределён металл относительно оси. У вытянутого балочного двутавра радиус инерции относительно слабой оси мал, поэтому под сжатием он теряет устойчивость первым. У колонного двутавра металл разнесён по ширине, радиусы инерции по обеим осям близки, и колонна устойчива в любом направлении. Именно поэтому «квадратное» сечение колонного двутавра эффективнее вытянутого балочного при работе на сжатие, даже если площади сечения сопоставимы.
Марки стали, длины и стыковка
На складе ЮУМПК колонный двутавр представлен профилями от 20К до 40К в марках стали С255 и С355, в стандартных длинах, с мерной и немерной поставкой. Марку выбирают по нагрузке: для умеренно нагруженных колонн достаточно С255, для повышенных и интенсивных нагрузок берут С355 — при той же геометрии профиля она допускает большее усилие за счёт более высокого предела текучести. Колонны по высоте здания обычно стыкуют, и стыки, как и у любых сжатых элементов, размещают в зонах с меньшими усилиями и тщательно контролируют; для многоэтажных каркасов сечение колонны нередко меняют по высоте, уменьшая номер профиля на верхних этажах.
Как выбрать профиль
Профиль подбирают по нагрузке на колонну и её расчётной длине — высоте этажа или участка между связями. Чем выше сжимающее усилие и чем больше свободная длина колонны, тем крупнее номер профиля. Уменьшить расчётную длину и, соответственно, требуемый профиль помогают связи между колоннами, которые раскрепляют их в промежуточных точках. Поэтому профиль колонны рассматривают не изолированно, а вместе со схемой связей каркаса.
Где применяют колонный двутавр
Колонный двутавр — основной профиль для вертикальных сжатых элементов каркаса. Его применяют как колонны многоэтажных и одноэтажных каркасных зданий, стойки промышленных зданий, опоры эстакад и трубопроводов, элементы порталов и связевых блоков, а также как сжатые пояса и стойки тяжёлых ферм. Везде, где элемент воспринимает преимущественно сжатие с продольным изгибом и должен быть устойчив в двух плоскостях, «квадратное» сечение типа К оказывается эффективнее вытянутого балочного. Если же элемент работает преимущественно на изгиб (балка, ригель, прогон), колонный профиль избыточен по металлу — там рациональнее нормальный или широкополочный двутавр. Ставить в колонну балочный двутавр только потому, что он есть на складе, — распространённая и опасная ошибка.
Иногда вместо колонного двутавра рассматривают сварную колонну коробчатого сечения из листа. Коробка даёт ещё более высокую устойчивость к кручению и позволяет получить нестандартные габариты, но это заказное изготовление со сваркой и контролем швов, дороже и дольше в поставке. Прокатный колонный двутавр в большинстве случаев выигрывает по цене, срокам и простоте, если его сортамента (20К–40К) достаточно под нагрузку.
База колонны и опирание
Колонна передаёт нагрузку на фундамент через базу — опорную плиту, привариваемую к торцу двутавра. Площадь базы подбирают так, чтобы давление на бетон не превышало допустимого, а саму плиту рассчитывают на изгиб от отпора фундамента. Для колонного двутавра с широкими полками база получается компактной и хорошо работает в двух плоскостях, что согласуется с самим смыслом профиля К. Толщину опорной плиты и способ крепления к фундаменту (анкерные болты, их число и расположение) задаёт проект — это ответственный узел, от которого зависит устойчивость всей колонны.
ЮУМПК поставляет колонный двутавр с документами о качестве по ГОСТ 26020-83, опт и розница, с доставкой по Челябинску и регионам — вы получаете именно колонный профиль с проектной геометрией, а не близкий по высоте балочный.
Сообщите нагрузку на колонну и высоту этажа — специалисты ЮУМПК подберут профиль и марку стали, рассчитают стоимость и организуют доставку. Телефон: +7 (351) 776-32-31.
