Надколонники из прокатного профиля

Надколонники из прокатного профиля — опорные элементы на вершине колонн, изготовленные из стандартных двутавров или швеллеров по ГОСТ 8239 и ГОСТ 8240 для крепления балок покрытия. ГК «СтилКонстракшн» с 2020 года проектирует и производит надколонники из прокатного профиля для промышленных зданий, складов и ангаров средних пролётов. Завод в Брянске площадью 5000 м² оснащён сварочным оборудованием для сборки узлов и фрезерными станками для обработки опорных поверхностей. Команда из 14 специалистов выполнила 65+ объектов, изготовив надколонники для нагрузок от 20 до 60 тонн с экономией средств заказчика на 25–40% по сравнению со сварными надколонниками из листа.

Конструктивные схемы

Надколонники из прокатного профиля изготавливаются по четырём основным схемам:

• Из двух швеллеров — два швеллера 16–40, соединённые полками (коробчатое сечение), высотой 600–1000 мм. Применяются при нагрузке 20–40 т для средних колонн зданий пролётом 18–24 м. Швеллеры свариваются через планки толщиной 8–12 мм с шагом 400–800 мм. Масса 80–180 кг.
• Из двутавра — прокатный двутавр 30–60 (высота 300–600 мм), установленный вертикально на высоту 600–1000 мм. Применяются при нагрузке 25–50 т для колонн с опиранием балок с двух противоположных сторон. К полкам двутавра привариваются опорные пластины для крепления балок. Масса 90–220 кг.
• Из четырёх швеллеров (крестообразный) — четыре швеллера 16–30, расположенные крест-накрест, образуют четыре полки для опирания балок с четырёх направлений. Применяются при нагрузке 40–60 т для средних колонн многопролётных зданий. Швеллеры свариваются через центральную пластину толщиной 12–20 мм. Масса 120–280 кг.
• Из двух двутавров — два двутавра 24–45, расположенные крест-накрест (один вертикально, другой горизонтально), для опирания балок в двух перпендикулярных направлениях. Применяются при нагрузке 30–55 т, высота надколонника определяется высотой вертикального двутавра (240–450 мм). Масса 60–180 кг.

Схема надколонника	Нагрузка, т	Высота, мм	Масса, кг	Цена, руб/шт
Из двух швеллеров	20–40	600–1000	80–180	от 18 000
Из двутавра	25–50	600–1000	90–220	от 20 500
Из четырёх швеллеров	40–60	600–1000	120–280	от 28 000
Из двух двутавров	30–55	240–450	60–180	от 14 500

Технология изготовления

Производство надколонников из прокатного профиля включает:

1. Раскрой профиля — двутавры и швеллеры длиной 11,7–12 м режем на ленточнопильном станке на отрезки требуемой высоты надколонника (обычно 600–1000 мм). Точность реза ±1 мм. Торцы обрабатываем на торцефрезерном станке для обеспечения перпендикулярности к продольной оси (отклонение не более 0,5 мм).
2. Правка профиля — прокатные профили часто имеют искривление 3–8 мм на длине 1 м. Правку выполняем на прессе усилием 50–150 т. Остаточная прямолинейность не более 1/1500 высоты надколонника.
3. Изготовление соединительных элементов — планки для соединения швеллеров, опорные пластины для крепления балок, центральные пластины для крестообразных надколонников вырезаем из листового проката С245 или С345 толщиной 8–20 мм на станке плазменной резки. Отверстия под болты М20–М30 сверлим на радиально-сверлильном станке.
4. Сборка надколонника — для надколонников из двух швеллеров устанавливаем швеллеры параллельно полками внутрь, фиксируем планками с шагом 400–800 мм. Для крестообразных надколонников четыре швеллера располагаем крест-накрест, соединяем через центральную пластину. Для надколонников из двутавров устанавливаем двутавр вертикально, к полкам привариваем опорные пластины.
5. Сварка — планки и пластины привариваем полуавтоматом MIG/MAG (проволока Св-08Г2С, режим 180–220 А). Катет шва: 6 мм для планок толщиной 8–10 мм, 8 мм для планок толщиной 12–16 мм, 10 мм для пластин толщиной 20 мм. Сварщики с аттестацией НАКС. Контроль: ВИК 100%.
6. Правка после сварки — сварочные деформации (прогиб, скручивание) устраняем на прессе. Остаточная прямолинейность надколонника не более 1/2000 высоты.
7. Обработка опорных поверхностей — верхнюю плоскость надколонника (зона опирания балок) фрезеруем на портальном фрезерном станке (при необходимости). Плоскостность не более 1 мм, что обеспечивает равномерное распределение нагрузки. Нижний торец надколонника (стык с колонной) обрабатываем при болтовом соединении.
8. Антикоррозионная защита — дробеструйная обработка до степени Sa 2½, грунтовка ГФ-021 (60 мкм), эмаль ПФ-115 (100 мкм). Опорные поверхности окрашиваются только грунтом для обеспечения плотного контакта металла.

Преимущества и ограничения

Надколонники из прокатного профиля имеют достоинства и недостатки:

• Преимущества: снижение стоимости изготовления на 25–40% по сравнению со сварными надколонниками из листа (меньше сварочных работ, проще конструкция, не требуется изготовление диафрагм), сокращение сроков изготовления до 10–14 дней (против 18–25 дней для сварных), возможность использования складского запаса профиля (не требуется заказ листового проката), упрощённый монтаж (меньшая масса надколонника — подъём краном меньшей грузоподъёмности).
• Недостатки: ограничение по нагрузке (до 60 т, для более тяжёлых нагрузок требуются сварные надколонники из листа), увеличение высоты надколонника на 15–25% по сравнению со сварным аналогичной несущей способности (прокатные профили имеют меньшую площадь сечения), ограничение по высоте (максимальная высота прокатного двутавра 100 см, что ограничивает возможности компоновки узла).

Области применения

Надколонники из прокатного профиля применяются в зданиях средних пролётов:

• Промышленные здания — надколонники для средних колонн цехов пролётом 18–24 м. На надколонник опираются две балки покрытия с противоположных сторон. Нагрузка 30–50 т. Надколонник из двутавра 45–55 высотой 800–1000 мм, масса 140–220 кг.
• Склады — надколонники для колонн складов пролётом 18–30 м с опиранием балок или ферм. Нагрузка 25–45 т. Надколонник из двух швеллеров 27–36 высотой 700–900 мм, масса 110–180 кг.
• Ангары — надколонники для колонн ангаров пролётом 24–30 м. Нагрузка 30–55 т. Крестообразные надколонники из четырёх швеллеров 22–30 высотой 600–800 мм для средних колонн с опиранием балок с четырёх направлений.
• Торговые центры — надколонники для многоэтажных каркасов пролётом 12–18 м. Нагрузка 20–40 т. Надколонники из двух швеллеров 20–30 высотой 600–800 мм устанавливаются на каждом этаже.

Для склада в Калуге (2023 год) мы изготовили 32 надколонника из двутавра 50 высотой 900 мм для колонн здания пролётом 24 м. Нагрузка на надколонник — 42 т (две балки по 21 т). Масса надколонника — 180 кг. Надколонники смонтированы на колоннах высотой 12 м, выдерживают расчётные нагрузки. Экономия по сравнению со сварным надколонником из листа составила 32%. Подробности — в портфолио.

Расчёт надколонников

При расчёте надколонников из прокатного профиля выполняем проверки:

• Прочность на сжатие — напряжения σ = N/A (для центрального сжатия) или σ = N/A + M/Wx (для внецентренного сжатия) не должны превышать Ry = 245 МПа для стали С245. Площадь сечения A берём из сортамента профилей. Для надколонника из двутавра 50 A = 100 см², при нагрузке 42 т напряжение σ = 42 000 кг / 100 см² = 420 кг/см² = 42 МПа (запас прочности 5,8).
• Устойчивость стержня — надколонник проверяется на продольный изгиб с гибкостью λ = μ·H/i, где μ = 0,7 (защемление снизу и сверху), H — высота надколонника, i — радиус инерции сечения (из сортамента). Для двутавра 50 высотой 900 мм i = 21,2 см, гибкость λ = 0,7·90/21,2 = 2,97. Коэффициент продольного изгиба φ = 1,0 (для малых гибкостей). Условие устойчивости: 42 т / (1,0·100 см²·2,45 т/см²) = 0,17 < 1 (выполняется).
• Прочность планок и пластин — планки, соединяющие швеллеры, проверяются на изгиб от распорного усилия, возникающего при сжатии надколонника. Толщина планок подбирается из условия прочности и жёсткости. Для надколонников из двух швеллеров 30 при нагрузке 35 т требуются планки толщиной 10–12 мм с шагом 600 мм.
• Прочность сварных швов — швы, соединяющие планки с профилем, проверяются на срез: τ = N/(n·L·kf·βf) ≤ Rwf, где n — количество швов (2 шва на планку), L — длина шва (равна ширине полки профиля), kf — катет шва, Rwf = 180 МПа.
• Стык надколонника с колонной — проверяем несущую способность болтов или сварных швов. Для болтового соединения количество болтов М24–М30 подбирается из условия среза и смятия (обычно 6–12 болтов на стык).

Часто задаваемые вопросы

Для заказа надколонников из прокатного профиля или консультации по выбору схемы свяжитесь с нами по телефону +7 (499) 350-85-45 или email sale@gk-sc.ru. Наши инженеры выполнят расчёт надколонников, подберут оптимальный профиль и подготовят коммерческое предложение. ГК «СтилКонстракшн» — производство металлоконструкций с экономией средств и соблюдением сроков.