Железобетонные колонны (сборные, ЖБИ, ЖБ): монтаж, изготовление, характеристики

Железобетонные колонны представляют собой вертикальные конструкции, выступающие в роли каркасов промышленных и жилых зданий. Основная функция данного типа ЖБИ изделий – воспринимать на себя и распределять равномерно нагрузку от расположенных выше конструкций. Колонны становятся опорой для прогонов, арок, балок, ригелей, лотков, ферм и т.д.

Благодаря использованию в строительстве железобетонных колонн удается осуществлять качественный монтаж лестничных клеток, навесных перекрытий, длинных прогонов горизонтальных элементов конструкций зданий и т.д. Осуществление возведения многоэтажных (часто и одноэтажных), промышленных сооружений часто невозможно без использования колонн.

Колонны из железобетона, как правило, используются не для декорирования, а как неотъемлемая и важная часть конструкции. Они забирают на себя большую часть нагрузки разного типа горизонтальных элементов и при условии правильности выполнения расчетов, верного выбора типа колонн гарантируют надежность и долговечность здания.

Назначение

Основное назначение любой железобетонной колонны – реализация опорной функции и всевозможных строительных сооружений. Колоннами укрепляют ригели, балки, прогоны, арки, балконы. Их производят из тяжелых бетонов, армируют металлическими стержнями для большей прочности.

Обычно колоннами усиливают бытовые и промышленные, одноэтажные и многоэтажные здания. Везде, где необходимо равномерно распределить и передать нагрузку от конструкций перекрытия и разнообразных элементов, актуально применение колонн.

В жилищном строительстве каркасно-панельных конструкций колонны принимают нагрузки находящихся выше элементов, отдавая их в грунт. При создании промышленных комплексов колонны располагаются по всей территории и удерживают балки, перекрытия и т.д.

Особенности конструкций

Сборные железобетонные колонны производят из бетонной армированной смеси в формате вертикальных элементов небольшого поперечного сечения. Обычно их используют для создания рамного или связного каркаса.

• Оголовок – воспринимает вес находящейся выше конструкции на себя.
• Стержень – осуществляет передачу нагрузки от оголовка к части ниже.
• База – равномерно распределяет давление и нагрузку по фундаменту.

Стержень может быть двух видов – когда главная ось сечение не пересекает и когда обе оси пересекают сечение. Делают колонны из напряженного железобетона. Реализуются два вида сжатия – сжатые центрально конструкции воспринимают лишь осевую нагрузку стержня, сжатые внецентренно воспринимают еще и изгибающий момент.

ЖБ колонны эксплуатируются исключительно в соответствии с техническими характеристиками. Так, центрально сжатые изделия могут выполнять только функции поддержки и монтируются в зонах, где на опоры воздействует лишь вертикальная (осевая) нагрузка (туннели, жилые дома и т.д.). Там же, где на колонны влияет еще и осевая нагрузка (к примеру, цеха с мостовыми кранами), монтируют внецентренно сжатые изделия.

Свойства и характеристики

Любая железобетонная колонна должна соответствовать определенным параметрам и нормативным показателям. Для конкретного строительства выбирают изделия по таким критериям: количество этажей будущего строения, назначение здания, погодная обстановка и климатические особенности региона, конкретные расчеты предполагаемых нагрузок и т.д.

• Высокий показатель сопротивляемости к воздействию внешнего влияния
• Соответствие указанным в документации несущим характеристикам
• Способность сохранять первоначальные свойства во влажной среде
• Стабильность к сейсмическому негативному воздействию
• Стойкость к минусовым температурам
• Длительный срок эксплуатации
• Жесткость и прочность – способность выдерживать ударные, деформационные, механические нагрузки

Основное свойство любой железобетонной колонны – несущая характеристика изделия. Чем выше параметр, тем ниже располагаются опоры в здании. Сборные ЖБ колонны с самым высоким показателем несущей способности располагаются в одноэтажных промышленных объектах, на нижних этажах многоэтажных сооружений, в подвальных помещениях.

Нормативная документация

Любая ЖБ колонна должна соответствовать всем требованиям и параметрам, которые регулируются ГОСТами и подтверждаются соответствующими документами. Прежде, чем попасть на рынок или строительную площадку, колонны проверяют различные инспекции, проводятся исследования и опыты. Поэтому все нужно тщательно проверять и изучать.

• ГОСТ 25628 от 1990 года – параметры опорных колонн для строений одноэтажных
• ГОСТ 18979 от 1990 – указывает характеристики колонн для многоэтажек
• Серия 04-1 – указаны точные параметры для заливки опор каркаса связевого типа
• Серия 1.823.1-2 – тут собраны технические характеристики колонн для сооружения сельскохозяйственного назначения
• Серия 1.423.1-3/88 – параметры изделий, которые используют в возведении промышленных зданий одноэтажного типа

Из чего изготавливаются

Колонна ЖБИ выполнена из металлических прутьев, собранных в сетку и залитых бетоном. Диаметр стержней и коэффициент армирования указываются в ГОСТе. Стержни воспринимают на себя большую часть нагрузки и гарантируют максимальное упрочнение перекрытий наборных/монолитных сооружений. Арматура заливается бетоном в специальной формовочной опалубке, обычно для этих целей используют цемент марок М300-М600.

Армируют колонны стержневой или арматурной сталью повышенной прочности. В связи с типом армирования изделия могут быть: неармированными вовсе, упрочненными арматурой спирального типа, усиленные арматурой с хомутами, ошнурованными.

Виды изделий

По типу сечения железобетонные колонны могут быть круглыми, прямоугольными, квадратными. По технологии производства выделяют монолитные колонны, которые создают прямо на строительном объекте путем заливки бетона в опалубку с каркасом, и сборные опоры (их производят на заводе и уже готовыми поставляют на объект). По положению в здании колонны могут быть расположенными на фасаде, в крайнем/среднем ряду, установленными в качестве декоративного элемента.

По назначению колонны могут быть стыковыми и бесстыковыми. Опоры без стыков используют для возведения зданий с одним этажом. Для многоэтажных конструкций появляется необходимость монтажа нескольких колонн друг на друга, что осуществляется с использованием стыковых колонн нижнего, среднего, верхнего ярусов.

Опоры могут быть сконструированы с выступающими консолями высотой 15, 20 сантиметров. Они призваны держать уровни перекрытий между этажами. Есть колонны и бесконсольные.

• К – для сооружений без мостовых опорных, подвесных кранов и оборудованных подвесными кранами зданий
• КС – для конструкций, в которых есть провисающий нижний пояс
• ККП – каркасы зданий с мостовыми электрическими опорными кранами
• КД – для каркасов сооружений, оснащенных электрическими опорными, подвесными кранами, а также конструкций без кранов
• КФ – фахверковые колонны (предназначены для фахверков стеновых ограждений сооружений)
• КК – используются в создании каркасов зданий с мостовыми электрическими опорными кранами
• КДП – актуальны для каркасов сооружений, которые оснащены электрическими опорными мостовыми кранами
• КР – выбирают для каркасов сооружений, что оборудованы ручными мостовыми опорными кранами
• КС – в конструкциях, где есть провисающий нижний пояс

Особенности расчета

Прежде, чем выбирать и монтировать колонны, необходимо тщательно выполнить все расчеты, определить оптимальные нагрузочные характеристики, учесть нюансы. Так, для производства используются колонны, залитые бетоном прочностью В15-В25, для малоэтажных помещений – В30.

Обязательно просчитывают площадь сечения колонны – данный параметр помогает сохранять однородность сжатия, высчитывается по формуле:

F/Rb=А, тут: F обозначает силу сжатия, Rb прочность бетона при сжатии.

Определив показатель площади, можно рассчитать остальные параметры с учетом условий функционирования, особенностей монтажа, иных показателей, влияющих на сечение колонны. Расчеты довольно сложные, обычно их выполняют со специальной техникой. В расчет берутся обязательно прочность опоры и вероятность ее связи как с цоколем, так и с плитами перекрытия здания. По этому параметру увеличивают расчетное сечение для реализации усиления железобетонных балок.

Монтаж колонн

Железобетонные колонны для малоэтажных зданий обычно устанавливают целиком, очень длинные изделия до объекта доставляют по частям с целью дальнейшей сборки. Устанавливают, как правило, в подколонник либо стакан фундамента.

Чаще всего колонны монтируют на стаканном цоколе, предварительно заполняя его бетоном. Ширина прослойки бетона может быть разной и зависит от проекта и длины опоры. До того, как начать монтаж колонн ЖБ, выполняют разметку, отмечая места цоколя, где планируется устанавливать колонны. Если изделия монтируются под балками, то тщательную разметку осей балок выполняют со стороны траверсов. На очень длинные колонны монтируют специальные хомуты.

Устанавливают с реализацией технологии «на весу»: опоры захватываются с использованием рамочных креплений, краном направляются в стакан цоколя по разметке. Потом проверяют вертикальность погружаемой колонны, опускают ее и заполняют полость бетоном, закрепляя железобетонными либо металлическими клиньями.

В специальные подколонники опоры закрепляют аналогично, только соединение в данном случае заваривается. Пока опора еще находится на весу, заваривается одна из ее граней. Потом со специальными расчалками совершают полную установку. Далее все тщательно проверяется и место соединения колонны с подколонником заваривается, а снаружи все промазывается бетонным раствором.

Квадратные опоры обычно монтируют каждую по отдельности. Но если у опор есть ригеля, их допускается укрупнять и монтировать краном. Нижние колонны в соответствии с их высотой монтируют на стаканный цоколь или в подколонники, как описано выше. Потом проверяют и окончательно закрепляют. Далее монтируют колонны на торцы нижних опор (или их ригели).

• По отметкам с тщательной проверкой положения отвесом, соединением с использованием сварки (используются подколонники)
• На торцы опор с закрепленными ранее кондукторами с проверкой по осям разбивки
• Сборка на торцы нижних колонн с временным креплением и обязательной проверкой групповым кондуктором

Как правильно выбрать

В первую очередь, обращают внимание на репутацию производителя. Практически все характеристики колонн напрямую зависят от соблюдения технологии их производства, качества используемых материалов, соответствия всем указанным в документации параметрам. Поэтому доверять стоит лишь проверенным компаниям, работающим на рынке давно и прочно завоевавшим хорошие позиции. Найти такие в Москве и регионах не составит труда.

Изделие должно точно соответствовать всем показателям, быть хорошего качества и без дефектов. При выборе учитывают такую информацию: вид опор, высота и число этажей здания, техническая схема самой колонны, объем поперечного сечения, расположение строительного объекта.

Железобетонные колонны – незаменимые изделия для возведения разных строительных объектов. При условии верных расчетов и выбора соответствующих требованиям опор с их помощью удастся построить надежное, прочное и долговечное здание.