Прямоугольная стальная колонна

Всё ещё встречаю проектировщиков, которые путают устойчивость прямоугольного сечения с круглым — будто бы разница только в эстетике. На деле же прямоугольная стальная колонна при равной площади сечения проигрывает в гибкости, но выигрывает в удобстве сопряжений. Заметил это ещё на объекте в Новосибирске, где пришлось переделывать узлы крепления из-за слепого следования ГОСТ без учёта реальных нагрузок.

Ошибки при расчёте сечения

Часто заказчики требуют уменьшить габариты колонн ради экономии пространства, не понимая, что снижение ширины полки на 20% ведёт к потере устойчивости на 35–40%. Как-то раз в Уфе пришлось демонтировать уже смонтированные колонны после того, как в зимний период под снеговой нагрузкой появилась видимая деформация. Причина — банальное пренебрежение расчётом на местные нагрузки.

Интересно, что даже в нормативной литературе редко учитывают влияние резких перепадов температур на прямоугольный профиль. В том же сибирском проекте мы дополнительно усиливали рёбрами жёсткости участки near оконных проёмов — иначе в местах конденсата начиналась точечная коррозия.

Сейчас для типовых проектов часто беру готовые решения от ООО Шэньси Чжисинь Тяньхун Металл Мануфэкчуринг — у них есть отработанные типоразмеры для каркасов торговых центров. Но всегда перепроверяю узлы крепления: китайские колонны иногда идут с увеличенными допусками по толщине стенки.

Проблемы сварных швов

Самое слабое место — угловые соединения полок со стенкой. Помню, на стройке в Казани пришлось экстренно усиливать швы напарником в -15°C: электроды не успевали прогреваться, появлялись поры. Пришлось варить каскадом с подогревом газовой горелкой — технология, которую обычно используют для мостовых конструкций.

Сейчас всегда требую от подрядчиков термообработку сварных соединений для колонн высотой более 8 метров. Да, это удорожает проект на 7–10%, но предотвращает трещины в зонах концентрации напряжений. Кстати, на сайте zxth.ru я видел их методику контроля швов — там применяют ультразвуковой контроль каждой третьей колонны в партии.

Особенно критичны соединения в уровне перекрытий. Однажды наблюдал, как монтажники пренебрегли центровкой колонн перед заливкой бетонного ядра — в результате получился эксцентриситет 12 мм вместо допустимых 5. Пришлось фрезеровать опорные плиты на месте.

Монтажные нюансы

При высотном монтаже прямоугольные колонны удобнее круглых за счёт плоских граней — проще крепить подмости и временные связи. Но вот анкерные группы требуют более точной разметки: смещение всего на 3 мм даёт перекос по высоте этажа. Проверяем всегда лазерным нивелиром, хотя многие до сих пор используют гидроуровень.

Заметил особенность у колонн от ООО Шэньси Чжисинь Тяньхун Металл Мануфэкчуринг — они поставляют их с уже нанесенной антикоррозионной грунтовкой на внутренних полостях. Это решает проблему конденсата, которая часто возникает в неотапливаемых производственных зданиях.

Самая сложная часть — стыковка колонн разной этажности. Для многоуровневых торговых центров иногда приходится делать телескопические соединения с разной толщиной стенки. Здесь без индивидуального расчёта не обойтись, типовые решения не работают.

Взаимодействие с другими конструкциями

Часто проблемы возникают не с самими колоннами, а с узлами сопряжения с фермами. Особенно когда проектировщики используют болтовые соединения вместо сварных — появляется люфт, который сложно устранить после монтажа. В каркасе логистического центра под Красноярском мы заменили 60% болтов на сварные косынки после первых же испытаний нагрузкой.

Интересный случай был при интеграции колонн в стеклянный фасад: пришлось разрабатывать специальные кронштейны из нержавейки, чтобы компенсировать разницу температурных деформаций. Сталь расширяется иначе, чем алюминиевый профиль остекления.

Сейчас для сложных объектов часто заказываем колонны с готовыми монтажными отверстиями у производителя — так точность выше. ООО Шэньси Чжисинь Тяньхун Металл Мануфэкчуринг как раз предоставляет такую услугу, хотя их цеха в провинции Шэньси находятся далеко от большинства наших строек.

Экономические аспекты

Многие заказчики требуют использовать холодногнутые профили вместо горячекатаных — мол, дешевле. Но при нагрузках свыше 15 тонн это приводит к увеличению сечения на 25–30%. В итоге экономия превращается в перерасход материала.

Рассчитывая стоимость, всегда закладываю 8% на непредвиденные работы — опыт показывает, что именно столько добавляется при монтаже прямоугольных колонн из-за необходимости подгонки на месте. Особенно если геодезическая разбивка делалась в зимний период.

Китайские производители вроде ООО Шэньси Чжисинь Тяньхун Металл Мануфэкчуринг часто предлагают готовые комплекты для быстровозводимых зданий. Но их колонны иногда требуют доработки — например, усиления рёбрами жёсткости в климатических зонах с сильными ветровыми нагрузками.

Перспективы развития

Сейчас всё чаще рассматриваем вариант с предварительным напряжением прямоугольных колонн — технология, которую раньше применяли только в мостостроении. Это позволяет уменьшить сечение без потери несущей способности.

Заметил тенденцию к использованию сталей с повышенной коррозионной стойкостью — особенно для колонн в многоуровневых паркингах, где воздействие реагентов максимальное. Производители постепенно переходят на стали типа S355J2W, хотя это и удорожает конструкцию на 15–20%.

Думаю, в ближайшие годы увидим больше комбинированных решений — например, стальные колонны с бетонным заполнением, которые показывают отличные результаты при сейсмических воздействиях. Наш опыт в Приморье подтверждает эффективность таких систем.