Крепление колонны к фундаменту - RemontOtdelka23.ru
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд (пока оценок нет)
Загрузка...

Крепление колонны к фундаменту

узел крепления колонны к фундаменту и способ установки базы колонны на фундамент

Изобретение относится к строительству, а именно к узлам сопряжения металлических преимущественно наклонных колонн с фундаментами. Сущность изобретения: узел крепления колонны к фундаменту имеет базу колонны с траверсой и опорной плитой, установленные в фундаменте анкерные болты и закрепленное на фундаменте центрирующее устройство. К низу опорной плиты прикреплена центрирующая прокладка с отверстием. Центрирующее устройство выполнено в виде плиты и связанного с ней резьбовым соединением винтового упора с кольцевой опорной частью. База колонны установлена на фундаменте с помощью центрирующего устройства. Верхний конец винтового упора размещен в отверстии центрирующей прокладки, которая нижней частью оперта на кольцевую опорную часть винтового упора. Способ установки базы колонны на фундамент заключается в том, что при опускании на фундамент ее совмещают с центрирующим устройством. Перед этим путем попеременного перемещения плиты центрирующего устройства по поверхности фундамента и вращения его винтового упора выводят верхний конец винтового упора до отметки проектного положения базы колонны. Затем опускают базу колонны на центрирующее устройство до совмещения верхнего конца винтового упора с отверстием центрирующей прокладки и опирания ее нижней части на кольцевую опорную часть винтового упора. Закрепляют базу колонны в проектном положении анкерной плитой базы колонны. 2 с. и 1 з. п. ф – лы, 3 ил.

Рисунки к патенту РФ 2060329

Изобретение относится к строительству, а именно к узлам сопряжения металлических преимущественно наклонных колонн с фундаментами, имеющими опорную поверхность, перпендикулярную оси колонны, например колонны каркасов дымовых труб и вытяжных башен большой высоты.

Известен узел крепления колонны к фундаменту, включающий базу колонны с траверсой и опорной плитой, установленные в фундаменте анкерные болты. Базу колонны устанавливают на раздельную опорную плиту, выполненную в виде столиков, жестко соединенных с анкерными болтами, которыми затем закрепляют базу на фундаменте [1]
Наиболее близким аналогом является узел крепления колонны к фундаменту, включающий базу колонны с траверсой и опорной плитой, анкерные болты, закрепленные в фундаменте с натяжением на траверсы через прижимные анкерные плиты, и центрирующее устройство [2]
Недостатком указанных аналогов являются повышенные трудозатраты на монтаже при применении их в наклонных колоннах, опирающихся на фундаменты с наклонной опорной поверхностью, перпендикулярной оси колонны.

В этих аналогах опорные плиты устанавливают на фундаменты до монтажа колонн. Поэтому в случае их установки в наклонном положении довольно сложно установить их с необходимой точностью в проектное положение, так как нужно выдержать при этом не только допуски по отметкам плит, но и угловые допуски, определяющие их пространственное положение. Кроме того, узлы крепления колонны к фундаменту, выполненные по первому аналогу, применимы только для колонн с относительно небольшими нагрузками из-за выполнения опорной плиты раздельной конструкции с малой опорной поверхностью.

Узлы колонн, выполненные по второму аналогу, требуют значительного времени, необходимого на установку опорных плит на фундаменты, устройство бетонного заполнения под них и на твердение бетона заполнения. Лишь только после приобретения бетоном заполнения необходимой прочности возможен монтаж колонны.

Известен способ установки базы колонны на фундамент, включающий размещение колонн в проектное положение на винтовом устройстве, закрепление ее анкерными болтами и заполнение бетоном пространства между фундаментом и опорной плитой базы колонны [3]
Недостатком известного способа установки базы колонны на фундамент являются повышенные трудозатраты при монтаже наклонных колонн на фундаменты с наклонной опорной поверхностью, перпендикулярной оси колонны, поскольку затруднена выверка по горизонтали положения базы колонны и отсутствует возможность фиксации ее в проектном положении до закрепления на фундаменте.

Задачей изобретения является устранение указанных недостатков, благодаря чему достигается сокращение трудозатрат на монтаже, уменьшение сроков монтажа, повышение точности установки колонн.

Преимуществом узла крепления колонны к фундаменту и способа установки базы колонны на фундамент является простота производства работ даже при наличии сложных фундаментов с наклонными опорными поверхностями и возможность беспрепятственного производства работ в зимних условиях. Прикрепление опорной плиты базы колонны и центрирующей прокладки осуществляется на заводе-изготовителе при изготовлении колонны, поэтому эти работы не входят в состав монтажных работ и не увеличивают сроков монтажа. Для установки центрирующего устройства не нужно ожидать окончания монтажа опорных плит и твердения бетона заполнителя под ними. Заполнение бетоном можно выполнить после монтажа конструкций каркаса первого яруса при монтаже второго яруса, не прерывая монтажных работ. Установка центрирующего устройства не требует применения кранов и может производиться через 3-4 дня после устройства фундаментов.

Это достигается за счет конструктивных особенностей предложенного узла крепления колонны к фундаменту, снабженного центрирующей прокладкой с отверстием, прикрепленной к низу опорной плиты, нишей, размещенной в фундаменте напротив центрирующей прокладки и центрирующего устройства с винтовым упором, на который при монтаже устанавливается база колонны, а также за счет способа установки базы колонны на фундамент, при котором центрирующее устройство путем попеременного перемещения его по поверхности фундамента и вращения винтового упора выводят верхний конец винтового упора в положение, соответствующее разбивочным осям сооружения и отметке установки опорной плиты базы колонны, закрепляют центрирующее устройство на фундаменте и совмещают при опускании колонны верхний конец винтового упора с отверстием центрирующей прокладки.

Указанные признаки обеспечивают посредством совмещения с большой точностью базы колонны с регулировочным устройством установку колонны в проектное положение, что ведет к сокращению трудозатрат и сроков монтажа, особенно это имеет большое значение при монтаже колонн каркасов ответственных сооружений.

Эта задача решается за счет того, что в узле крепления колонны к фундаменту, включающем базу колонны с траверсой и опорной плитой, анкерные болты, закрепленные в фундаменте с натяжением на траверсы через прижимные анкерные плиты, и центрирующее устройство, база колонны снабжена центрирующей прокладкой с отверстием, прикрепленной к низу опорной плиты, а фундамент, имеющий преимущественно наклонную поверхность, выполнен с нишей, размещенной напротив центрирующей прокладки, при этом центрирующее устройство расположено между прикрепленной к колонне опорной плитой и фундаментом и выполнено в виде плиты, установленной над нишей с возможностью перемещения по поверхности фундамента и фиксации на нем, и винтового упора, нижний конец которого размещен в нише и связан резьбовым соединением с плитой, а верхний выполнен с коническо-цилиндрическим выступом и расположенной под ним кольцевой опорной частью, при этом коническо-цилиндрический выступ размещен в отверстии центрирующей прокладки с возможностью опирания ее нижней части на кольцевую опорную часть, при этом наружная поверхность кольцевой опорной части винтового упора может быть выполнена в виде гайки.

Также в способе установки базы колонны на фундамент, включающем размещение колонны в проектное положение на винтовом устройстве, закрепление ее анкерными болтами и заполнение бетоном пространства между фундаментом и опорной плитой базы колонны, используют винтовое устройство в виде винтового упора, связанного резьбовым соединением с плитой, размещают его над нишей фундамента, образованной на его верхней поверхности, и путем попеременного перемещения плиты винтового устройства по верхней поверхности фундамента и вращения винтового упора выводят верхний конец последнего в положение, соответствующее разбивочным осям сооружения и проектной отметке положения опорной базы колонны, а при размещении базы колонны на винтовом устройстве совмещают верхний конец винтового упора с отверстием центрирующей прокладки, закрепленной на нижней поверхности опорной плиты базы колонны.

На фиг. 1 изображен общий вид установленного на фундаменте каркаса вытяжной башни с расстоянием L между колоннами; на фиг. 2 сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 узел I на фиг. 1 (узел крепления колонны к фундаменту с наклонной поверхностью).

Узел крепления колонны 1 к фундаменту 2 включает базу 3 колонны с траверсой 4 и прикрепленной к колонне опорной плитой 5 с жесткозакрепленной на ней со стороны фундамента центрирующей прокладкой 6 с отверстием 7. В фундаменте 2, имеющем верхнюю наклонную поверхность, установлены анкерные болты 8 с прижимными анкерными плитами 9 и выполнена ниша 10 с закладными деталями 11. Узел крепления включает устройство 12, имеющее плиту 13, установленную с возможностью перемещения по поверхности фундамента 2 над нишей 10, и винтовой упор 14, нижний конец 15 которого размещен в нише 10 и связан резьбовым соединением 16 с плитой 13, а верхний конец выполнена с коническо-цилиндрическим выступом 17 и расположенной под ним кольцевой опорной частью 18. Устройство 12 установлено под базой 3 колонны с возможностью фиксации плиты 13 на закладных деталях 11, а коническо-цилиндрический выступ 17 расположен в отверстии 7 центрирующей прокладки, которая нижней поверхностью оперта на кольцевую опорную часть 18. Наружная поверхность кольцевой опорной части 18 винтового упора 14 может быть выполнена в виде гайки.

Установка колонны на фундамент осуществляется следующим образом.

Перед установкой колонны 1 устройство 12 размещают над нишей 10 фундамента и путем попеременного перемещения его плиты 13 по наклонной поверхности фундамента и вращения винтового упора 14 выводят его верхний конец 17 в проектное положение, при котором разбивочные оси колонны пересекают верх конусного наконечника винтового упора 14, а отметка верха соответствует отметке низа опорной базы колонны, и затем закрепляют плиту 13 на закладных деталях 11.

Установку колонны на устройство 12 производят таким образом, чтобы верхний конец 17 винтового упора 14 вошел в отверстие 7 центрирующей прокладки 6, а кольцевая опорная часть винтового упора пришла во взаимодействие с нижней поверхностью центрирующей прокладки 6. Низ колонны, таким образом, фиксируется в проектном положении относительно разбивочных осей в плане и по высоте.

При наклонных колоннах значительной высоты и массы (например, колонны каркасов башен с прикрепленными к ним связями) на верхней части колонны закрепляют регулируемые по длине растяжки 19, при помощи которых верх колонны выводится в проектное положение. После этого на анкерные болты 8 устанавливают анкерные плиты 9 и равномерно затягивают гайки 20 анкерных болтов.

При наклонных колоннах незначительной высоты и массы и при вертикальных колоннах выверку проектного положения верха колонны производят при помощи гаек 20 анкерных болтов благодаря возможности свободного балансирования базы колонны на устройстве 12.

После затяжки гаек анкерных болтов заполняют бетоном 21 пространство между фундаментом 2 и опорной плитой 5 базы 3 колонны.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Узел крепления колонны к фундаменту, включающий базу колонны с траверсой и опорной плитой, анкерные болты, закрепленные в фундаменте с натяжением на траверсы через прижимные анкерные плиты, и центрирующее устройство, отличающийся тем, что база колонны снабжена центрирующей прокладкой с отверстием, прикрепленной к низу опорной плиты, а фундамент, имеющий преимущественно наклонную поверхность, выполнен с нишей, размещенной напротив центрирующей прокладки, при этом центрирующее устройство расположено между прикрепленной к колонне опорной плитой и фундаментом и выполнено в виде плиты, установленной над нишей с возможностью перемещения по поверхности фундамента и фиксации на нем, и винтового упора, нижний конец которого размещен в нише и связан резьбовым соединением с плитой, а верхний выполнен с коническо-цилиндрическим выступом и расположенной под ним кольцевой опорной частью, при этом коническо-цилиндрический выступ размещен в отверстии центрирующей прокладки с возможностью опирания ее нижней части на кольцевую опорную часть.

2. Узел по п. 1, отличающийся тем, что наружная поверхность кольцевой опорной части винтового упора выполнена в виде гайки.

3. Способ установки базы колонны на фундамент, включающий размещение колонны в проектное положение на винтовом устройстве, закрепление ее анкерными болтами и заполнение бетоном пространства между фундаментом и опорной плитой базы колонны, отличающийся тем, что используют винтовое устройство в виде винтового упора, связанного резьбовым соединением с плитой, размещают его над нишей фундамента, образованной на его верхней поверхности, и путем попеременного перемещения плиты винтового устройства по верхней поверхности фундамента и вращения винтового упора выводят верхний конец последнего в положение, соответствующее разбивочным осям сооружения и проектной отметке положения опорной базы колонны, а при размещении базы колонны на винтовом устройстве совмещают верхний конец винтового упора с отверстием центрирующей прокладки, закрепленной на нижней поверхности опорной плиты базы колонны.

Особенности фундаментов под стальные колонны

Существует ряд зданий, где есть особенные требования к типу и прочности фундаментов. В большинстве случаев, это объекты промышленного назначения, а также различные предприятия энергетической отрасли.

Такие здания часто возводятся на фундаментах каркасного типа, где основную нагрузку принимает на себя металлическая колонна, установленная внутри специальной бетонной чаши или углубления.

Все фундаменты под стальные колонны отличаются особенной конструкцией, ведь изначально создается прямоугольная или квадратная бетонная подушка с углублением, где с помощью анкеров устанавливается и фиксируется колонна.

Кроме зданий с анкерными соединительными элементами, также в таких основаниях можно предусмотреть:

  • трубопроводы различного типа и диаметра;
  • канализационные системы с анкерными крепежами;
  • электрические сети;
  • специальные поддерживающие элементы и конструкции.

Учитывая высокие требования по прочности к таким конструкциям, все расчеты и дальнейшее возведение проводится максимально точно, контроль качества на каждом этапе возведения, а строительные материалы полностью соответствуют нормам.

Монолитный фундамент под металлическую колонну

Как правило, при строительстве таких фундаментов редко используются сборные конструкции, ведь тогда приходится делать дополнительные расчеты несущих способностей зданий.

В таких случаях лучше монолитный бетонный фундамент, ведь он и прочнее, и быстрее заливается. Этапы возведения монолитной подушки для колонны приблизительно следующие:

  1. Расчет максимально допустимых нагрузок на подошву.
  2. Проведение разметки мест установки колонн, подготовка почвы.
  3. Рытье котлована на заданную глубину и соответствующих размеров.
  4. Подготовка внешней опалубки. Она делается с досок или влагостойкой фанеры, в большинстве случаев несъемная.
  5. Выравнивание внутренней поверхности котлована, формирование песчано-гравийной подушки.
  6. Создание основного армирующего пояса по периметру подушки в горизонтальном и вертикальном направлениях.
  7. Заливка котлована бетоном. В это время заблаговременно устанавливаются геодезические уровни и высотные знаки. Они используются при дальнейшем монтаже колонн, а также при ремонте фундамента через просадку.

Как правило, при возведении колонных фундаментов делаются различные высотные отметки, они наносятся на внешний слой бетона, также указывается уровень расположения анкерных соединений, закладочных элементов и других монтажных аксессуаров.

Анкерные соединения

В зависимости от типа выбранной колонны, анкерные соединения подбираются в индивидуальном порядке. Установки и фиксация колонны выполняется с помощью больших болтов или анкеров, которые затем привариваются к арматурному слою и надежно удерживают колонну в вертикальном положении.

Отличительная особенность монтажа соединительных элементов в том, что после их закрепления фундамент разбивают. Если после этого отклонения болтов не произошло, то монтаж считают выполненным правильно, а если есть отклонения центров на расстояние от 2 мм, тогда анкера заменяют.

Расчет фундаментов под колонны

Такие основания всегда рассчитываются под конкретное геодезическое обеспечение. Для правильного обеспечения геодезических параметров проводится контроль вертикальных и горизонтальных высотных положений болтовых соединений. Для таких целей отлично подходят готовые шаблоны или специальный кондуктор.

Шаблоны – это металлические или деревянные рамки конкретных размеров, в которых уже есть готовые гнезда под будущие анкера. Они соединяются по опалубке с осями монолитного фундамента, закрепляются.

Шаблоны должны быть установлены абсолютно ровно, поэтому проводится дополнительное измерение вертикали с помощью строительного уровня или нивелира. В некоторых случаях оправданным будет использование сварочных работ, когда шаблоны жестко устанавливают на арматуру монолитной бетонной подушки.

Сейчас при возведении оснований под металлические колонны стали практиковать анкерные соединения, установленные в колодцах. Такие углубления заделываются в последнюю очередь, ведь головка болта измеряется геодезическими приборами, уточняется его положение и горизонтальное расположение.

Все монолитные подушки соединяются с колоннами с помощью мощных анкеров, ведь нагрузки на подушку огромные через большое расстояние между колоннами. Поэтому, кроме соединений, дополнительно используют специальные строительные обвязки и соединение конструкций в верхнем положении на ростверке. Обвязки состоят:

  1. Металлического каркаса для фиксации болтовых шаблонов.
  2. Металлических шаблонов. Их применяют для непосредственной фиксации конструкций, монтажа анкеров и болтовых соединений.

Также можно на бетонное основание устанавливать металлические рамки, обхваты и фиксаторы, соединять их между собой. После того, как все армирующие элементы между собой соединены, конструкция заливается бетоном и оставляется на месяц сохнуть. При этом все шаблоны и кондукторы демонтируются.

Монтаж элементов металлоконструкций

От промышленных зданий требуется высокая прочность и надежность при минимальных затратах на строительство как времени, так и средств. Наибольшую эффективность показывают здания со стальной несущей конструкцией. Качество постройки во многом зависит от того, насколько правильно выполнен монтаж металлоконструкций. Интерес представляет монтаж колонн, подкрановых балок ферм, фахверка и настила.

монтаж металлоконструкций при возведении промышленных (складских) помещений

Монтаж колонн

Большинство металлических колонн размещается на сплошном фундаменте из бетона. Кода они готовятся к монтажу, на них наносят отметки, обозначающие продольную ось и верх фундамента. При установке колонны удерживают одним из таких способов:

  • При помощи анкерных болтов, которые заделаны в фундамент. После того, как колонна выверена по двум перпендикулярным осям, места соединения заливаются цементным раствором.
  • Напрямую фундаментной поверхностью, которая возводится до отметки фрезерованной подошвы у колонны. В этом случае цементный раствор дополнительно не подливается.
  • С использованием стальных опорных листов. У них верхняя поверхность строгается. Заливка цементного раствора выполняется при необходимости.

Для удержания колонн с широкими башмаками и высотой до 10 м достаточно использовать одни только анкерные болты. Колонны с большей высотой и узкими башмаками необходимо также поддерживать расчалками в той плоскости, где жесткость конструкции минимальна.

  • Крепление расчалок выполняется в верхней части колонны до того, как она будет поднята и размещена.
  • Другой конец расчалок крепится к якорям или элементам фундамента, расположенных неподалеку.
  • После того, как расчалки полноценно натянуты, стропы с колонны можно убирать.
  • Полностью снимать расчалки разрешается только после того, как колонна закреплена при помощи постоянных элементов. Обеспечить устойчивость колонне можно подкрановыми балками или связями, которые размещаются после монтажа первых двух колонн, соединенной подкрановой балкой.

Когда выполняется монтаж колонн, размещаемых на фундаменте, то в ходе процесса их крепят анкерными болтами. Любые металлические прокладки, подкладываемые под основание, обязательно привариваются. В свою очередь, колонны, на верхних ярусах также скрепляются болтами или сваркой. На это соединение приходится высокая нагрузка, поэтому его прочность тщательно просчитывается при проектировании.

крепление металлических колонн при помощи анкерных болтов

Монтаж элементов металлических конструкций с помощью выверки достаточно трудоемкий и длительный по времени. Поэтому в последнее время все больше используется способ монтажа, который не требует выверки. Такой метод позволяет, как улучшить качество конструкции, так и сократить сроки, требуемые для возведения здания.

Безвыверочный монтаж требует подготовки металлоконструкции в процессе изготовки и непосредственно на стройплощадке. Чтобы увеличить точность конструкции, используются следующие технологические приемы:

  • Раздельное изготовление башмака и опорной плиты;
  • Фрезерование торцов двух ветвей колонн;
  • Строгание опорных плит;
  • Наличие 4 приваренных планок на опорной плите с нарезанными отверстиями для размещения болтов;
  • Наличие осевых рисок на ветвях колонн.

Когда монтаж производится без выверки, то колонны опирают на стальные плиты. В таком варианте фундамент изначально бетонируется ниже проектного значения на 50-60 мм, а после установки плиты его заливают цементным раствором.

Опорная плита размещается при помощи регулировочных болтов на опорных планках, которые бетонируются полностью в фундамент заподлицо, по аналогии с закладными деталями. Опорная поверхность плиты выставляется гайками таким образом, чтобы разница фактической отметки от проектного положения составляла не более 1,5 мм.

Когда ведется установка колонны, то осевые риски, нанесенные на ветвях, совмещаются с рисками на опорных плитах. Это обеспечивает достаточную точность размещения, после чего колонну крепят анкерными болтами. В этом случае не требуется дополнительно выверять колонну по высоте или осям. После того, как установлены расчалки, на колонны можно монтировать подкрановые балки. Когда подкрановые балки совмещены по осевым рискам с колоннами, их не требуется дополнительно выверять. После закрепления балок с колонн снимаются расчалки.

Монтаж подкрановых балок

Данные балки устанавливаются после монтажа пары колонн. Во время подъема балка удерживается при помощи двух оттяжек. Для приема её на высоте монтажники располагаются на подмостках, площадках и монтажных лестницах. Задача рабочих – удержать балку от касания с установленными ранее элементами конструкции и придать ей нужное положение. Для контроля над спуском балки имеются риски на консоли. Для устранения вертикального отклонения используются стальные подкладки, размещаемые под балкой. Для временного крепления балки используются анкерные болты.

монтаж подкрановых балок

Если производится монтаж подкрановых балок на колонны с фрезерованными подошвами, фундамент которых забетонирован до проектного значения, или колонны на строганных металлических плитах, то достаточно выверить положение балок по главной оси.

Монтаж ферм

Перед установкой ферму необходимо подготовить – собрать, обустроить лестницами и расчалками. Её разворот поперёк пролета выполняется за счет расчалок. Для временного крепления также используются расчалки, а еще распорки, оттяжки и кондуктора. Ферма выверяется по осевым рискам, которые находятся на торцах.

Для подъема ферм используют траверсы одного или двух кранов, это зависит от массы и размеров поднимаемой конструкции. Их строповка производится исключительно в узлах верхнего пояса, иначе в стержнях могут возникнуть значительные изгибающие усилия. Обычно строповка выполняется в 4 точках при помощи траверс, снабженными полуавтоматическими захватами с дистанционным управлением. Если в процессе монтажа элементы конструкции испытывают значительные нагрузки, то их усиливают стальными трубами или пластинами из дерева.

Первая ферма, поднимаемая краном, разворачивается оттяжками в требуемое положение так, чтобы до верха колонн оставалось 0,5-0,7 м. Ферму опускают на монтажные столики, находящиеся на колоннах. Временное крепление производится болтами, после чего её положение выверяется и конструкция крепится окончательно. Для защиты от раскачивания ферма во время подъема удерживается 4мя гибкими оттяжками.

Последующая работа по монтажу металлоконструкций этого типа проводится аналогично. Вторую установленную ферму соединяют с первой с использованием прогонов, распорок и связей. Там образуется жесткая пространственная конструкция. Фермы соседних рядов соединяются болтами для повышения жесткости.

Монтаж настила

Промышленные здания со стальным или железобетонным каркасом зачастую обшиваются стальным профилированным настилом. Это способствует уменьшению массы строения. Высокую эффективность показывают профилированные панели, снабженные утеплителем. Они позволяют значительно экономить тепло, что достаточно важно в климатических условиях нашей страны.

Для настила используют листы из нержавеющей стали, которая дополнительно покрыта антикоррозионным составом. Применяют листы длиной 3-12 м, шириной 0,86-0,85 м и толщиной 0,8-1 мм. Длина листов обычно кратна 3 м и выбирается при проектировании в зависимости от расположения прогонов ферм. Стандартная высота продольных гофр – 60-80 мм.

Перед установкой листы соединяются в карты, так как монтировать листы отдельно весьма трудоемко, учитывая то, что все работы необходимо вести на высоте. Сборка выполняется на горизонтальных стендах, на которых имеются уголки по размерам карт. Соединение листов выполняется при помощи заклепок или точечной сваркой. Если используются заклепки, то отверстия в разложенных листах просверливаются вручную. Расстояние между отверстиями прописывается в проекте и обычно составляет 50-60 мм. В полученные отверстия помещаются заклепки, после обработки которых получается единая карта требуемого размера.

Строповка выполняется согласно схеме, в зависимости от размеров карты. Настил укладывается на прогоны или блоки перекрытия. Прогоны размещаются на узлах ферм, а, если фермы создаются из прямоугольных профилей замкнутого строения, то прямо на верхние пояса ферм. Размещение карт из профилированных листов выполняется с использованием рисок, отмечающих место укладки.

Для крепления к прогонам требуется оборудование для монтажа металлоконструкций, которое позволяет быстро соединить их с листами при помощи дюбелей или электрозаклепок. Наиболее распространено крепление гайковертом, который затягивается винты диаметром 6 мм с пластмассовыми или стальными шайбами под головкой.

Соединение металлоконструкций сваркой

Большая часть монтажных соединений выполняется при помощи сварки, меньшая – болтами, еще реже используются заклепки. Это оказывает виляние на стоимость монтажа металлоконструкций – сварные соединения наиболее дешевые. Соединение заклепками наиболее трудоемкое, однако, в некоторых случаях необходимо использовать только его. Примером может быть здание кузнечнопрессового цеха, для создания несущей металлоконструкции которого нельзя применять болты или сварку – от постоянной вибрации, создаваемой кузнечным оборудованием, эти соединения неизбежно разрушатся.

Сварку используют, когда требуется жесткое соединение конструкций, с плотным прилеганием элементом и водо- и газонепроницаемым швом. Только таким способом соединяют листовые конструкции в кожухах доменных и термических печей, резервуарах, пылеуловителях и газгольдерах. Среди опорных конструкций сварное соединение используют для стыков колонн с подкрановыми балками и стропильными фермами. Элементы стальных конструкций можно сваривать с элементами железобетонных. В таких случаях профили привариваются к закладным деталям.

Для получения качественного шва свариваемые детали плотно прижимаются друг к другу. В основном для этого используются грубые монтажные болты. В некоторых случаях для создания соединения используются дополнительные металлические стыковочные накладки.

Колонны, высота которых превышает 18 м, для транспортировки разделяются на отправочные элементы, размеры которых зависят от средств, используемых для транспортировки. Для монтажа части колонн собираются в единое целое. Стыки колонн при возведении одноэтажных зданий промышленного назначения обычно выполняются в части над краном, выше подкрановых балок. Торцы основной и надкрановой частей колонн, обработанные фрезерованием, стыкуются и свариваются по контуру стыка. Чтобы повысить жесткость соединения, используют стыковые листовые накладки.

Для монтажа подкрановых балок их опирают на соответствующие плиты колонн и соединяют сначала болтами, а затем заваривают. Дополнительные крепление балки производится к надкрановой части колонны при помощи тормозных конструкций. Они также первоначально присоединяются болтами и привариваются протяженным швом. Соединение ферм с колоннами выполняется аналогично.

Когда выполняется монтаж зданий из металлоконструкций, то большую важность имеет качество выполняемых сварных швов. Они проверяются внешним осмотром, которым можно определить отклонения от геометрических размеров, порезы, непровар или крупные поры. Поверхность шва должна быть гладкая или в мелких чешуйках, а наплавленный материал – одинаковую плотность. Допустимые размеры отклонений и дефектов указаны в нормативных документах.

Соединение металлоконструкций болтами

Болтовые соединения могут выполняться болтами различной точности в зависимости от назначения соединений и воспринимаемых им нагрузок. В основном используются крепежные изделия нормальной и повышенной точности. Для соединений, которые подвергаются нагрузке на срез, запрещено использовать болты нормальной и грубой точности.

Отверстия под болты высверливают или продавливают таким образом, чтобы диаметр отверстия превышал внешний диаметр болта на 2-3 мм. Это упрощает сборку, однако делает их менее стойкими к деформациям. По этой причине болты, относящиеся к грубым и нормальным по классу точности, используются только тогда, когда один элемент непосредственно опирается на другой. Примеры – соединения на опорных столиках, планках и фланцах.

Соединения, в которых используются болты повышенной точности, являются альтернативой заклепочным соединениям в труднодоступных местах. Для таких соединений диаметр отверстий выполняется больше диаметра болта на величину до 0,3 мм. При соблюдении этого требования болты сидят в отверстиях весьма плотно и хорошо выдерживают сдвигающую нагрузку.

Высокопрочные болты являются наиболее эффективными крепежными элементами. В них сочетается высокая несущая способность со значительной устойчивостью к деформациям. Такие болты могут использовать вместо заклепок практически во всех соединениях. Затяжка гаек для таких болтов производится ключами с храповым механизмом, что позволяет контролировать усилие затяжки.

Монтаж элементов металлоконструкций

От промышленных зданий требуется высокая прочность и надежность при минимальных затратах на строительство как времени, так и средств. Наибольшую эффективность показывают здания со стальной несущей конструкцией. Качество постройки во многом зависит от того, насколько правильно выполнен монтаж металлоконструкций. Интерес представляет монтаж колонн, подкрановых балок ферм, фахверка и настила.

монтаж металлоконструкций при возведении промышленных (складских) помещений

Монтаж колонн

Большинство металлических колонн размещается на сплошном фундаменте из бетона. Кода они готовятся к монтажу, на них наносят отметки, обозначающие продольную ось и верх фундамента. При установке колонны удерживают одним из таких способов:

  • При помощи анкерных болтов, которые заделаны в фундамент. После того, как колонна выверена по двум перпендикулярным осям, места соединения заливаются цементным раствором.
  • Напрямую фундаментной поверхностью, которая возводится до отметки фрезерованной подошвы у колонны. В этом случае цементный раствор дополнительно не подливается.
  • С использованием стальных опорных листов. У них верхняя поверхность строгается. Заливка цементного раствора выполняется при необходимости.

Для удержания колонн с широкими башмаками и высотой до 10 м достаточно использовать одни только анкерные болты. Колонны с большей высотой и узкими башмаками необходимо также поддерживать расчалками в той плоскости, где жесткость конструкции минимальна.

  • Крепление расчалок выполняется в верхней части колонны до того, как она будет поднята и размещена.
  • Другой конец расчалок крепится к якорям или элементам фундамента, расположенных неподалеку.
  • После того, как расчалки полноценно натянуты, стропы с колонны можно убирать.
  • Полностью снимать расчалки разрешается только после того, как колонна закреплена при помощи постоянных элементов. Обеспечить устойчивость колонне можно подкрановыми балками или связями, которые размещаются после монтажа первых двух колонн, соединенной подкрановой балкой.

Когда выполняется монтаж колонн, размещаемых на фундаменте, то в ходе процесса их крепят анкерными болтами. Любые металлические прокладки, подкладываемые под основание, обязательно привариваются. В свою очередь, колонны, на верхних ярусах также скрепляются болтами или сваркой. На это соединение приходится высокая нагрузка, поэтому его прочность тщательно просчитывается при проектировании.

крепление металлических колонн при помощи анкерных болтов

Монтаж элементов металлических конструкций с помощью выверки достаточно трудоемкий и длительный по времени. Поэтому в последнее время все больше используется способ монтажа, который не требует выверки. Такой метод позволяет, как улучшить качество конструкции, так и сократить сроки, требуемые для возведения здания.

Безвыверочный монтаж требует подготовки металлоконструкции в процессе изготовки и непосредственно на стройплощадке. Чтобы увеличить точность конструкции, используются следующие технологические приемы:

  • Раздельное изготовление башмака и опорной плиты;
  • Фрезерование торцов двух ветвей колонн;
  • Строгание опорных плит;
  • Наличие 4 приваренных планок на опорной плите с нарезанными отверстиями для размещения болтов;
  • Наличие осевых рисок на ветвях колонн.

Когда монтаж производится без выверки, то колонны опирают на стальные плиты. В таком варианте фундамент изначально бетонируется ниже проектного значения на 50-60 мм, а после установки плиты его заливают цементным раствором.

Опорная плита размещается при помощи регулировочных болтов на опорных планках, которые бетонируются полностью в фундамент заподлицо, по аналогии с закладными деталями. Опорная поверхность плиты выставляется гайками таким образом, чтобы разница фактической отметки от проектного положения составляла не более 1,5 мм.

Когда ведется установка колонны, то осевые риски, нанесенные на ветвях, совмещаются с рисками на опорных плитах. Это обеспечивает достаточную точность размещения, после чего колонну крепят анкерными болтами. В этом случае не требуется дополнительно выверять колонну по высоте или осям. После того, как установлены расчалки, на колонны можно монтировать подкрановые балки. Когда подкрановые балки совмещены по осевым рискам с колоннами, их не требуется дополнительно выверять. После закрепления балок с колонн снимаются расчалки.

Монтаж подкрановых балок

Данные балки устанавливаются после монтажа пары колонн. Во время подъема балка удерживается при помощи двух оттяжек. Для приема её на высоте монтажники располагаются на подмостках, площадках и монтажных лестницах. Задача рабочих – удержать балку от касания с установленными ранее элементами конструкции и придать ей нужное положение. Для контроля над спуском балки имеются риски на консоли. Для устранения вертикального отклонения используются стальные подкладки, размещаемые под балкой. Для временного крепления балки используются анкерные болты.

монтаж подкрановых балок

Если производится монтаж подкрановых балок на колонны с фрезерованными подошвами, фундамент которых забетонирован до проектного значения, или колонны на строганных металлических плитах, то достаточно выверить положение балок по главной оси.

Монтаж ферм

Перед установкой ферму необходимо подготовить – собрать, обустроить лестницами и расчалками. Её разворот поперёк пролета выполняется за счет расчалок. Для временного крепления также используются расчалки, а еще распорки, оттяжки и кондуктора. Ферма выверяется по осевым рискам, которые находятся на торцах.

Для подъема ферм используют траверсы одного или двух кранов, это зависит от массы и размеров поднимаемой конструкции. Их строповка производится исключительно в узлах верхнего пояса, иначе в стержнях могут возникнуть значительные изгибающие усилия. Обычно строповка выполняется в 4 точках при помощи траверс, снабженными полуавтоматическими захватами с дистанционным управлением. Если в процессе монтажа элементы конструкции испытывают значительные нагрузки, то их усиливают стальными трубами или пластинами из дерева.

Первая ферма, поднимаемая краном, разворачивается оттяжками в требуемое положение так, чтобы до верха колонн оставалось 0,5-0,7 м. Ферму опускают на монтажные столики, находящиеся на колоннах. Временное крепление производится болтами, после чего её положение выверяется и конструкция крепится окончательно. Для защиты от раскачивания ферма во время подъема удерживается 4мя гибкими оттяжками.

Последующая работа по монтажу металлоконструкций этого типа проводится аналогично. Вторую установленную ферму соединяют с первой с использованием прогонов, распорок и связей. Там образуется жесткая пространственная конструкция. Фермы соседних рядов соединяются болтами для повышения жесткости.

Монтаж настила

Промышленные здания со стальным или железобетонным каркасом зачастую обшиваются стальным профилированным настилом. Это способствует уменьшению массы строения. Высокую эффективность показывают профилированные панели, снабженные утеплителем. Они позволяют значительно экономить тепло, что достаточно важно в климатических условиях нашей страны.

Для настила используют листы из нержавеющей стали, которая дополнительно покрыта антикоррозионным составом. Применяют листы длиной 3-12 м, шириной 0,86-0,85 м и толщиной 0,8-1 мм. Длина листов обычно кратна 3 м и выбирается при проектировании в зависимости от расположения прогонов ферм. Стандартная высота продольных гофр – 60-80 мм.

Перед установкой листы соединяются в карты, так как монтировать листы отдельно весьма трудоемко, учитывая то, что все работы необходимо вести на высоте. Сборка выполняется на горизонтальных стендах, на которых имеются уголки по размерам карт. Соединение листов выполняется при помощи заклепок или точечной сваркой. Если используются заклепки, то отверстия в разложенных листах просверливаются вручную. Расстояние между отверстиями прописывается в проекте и обычно составляет 50-60 мм. В полученные отверстия помещаются заклепки, после обработки которых получается единая карта требуемого размера.

Строповка выполняется согласно схеме, в зависимости от размеров карты. Настил укладывается на прогоны или блоки перекрытия. Прогоны размещаются на узлах ферм, а, если фермы создаются из прямоугольных профилей замкнутого строения, то прямо на верхние пояса ферм. Размещение карт из профилированных листов выполняется с использованием рисок, отмечающих место укладки.

Для крепления к прогонам требуется оборудование для монтажа металлоконструкций, которое позволяет быстро соединить их с листами при помощи дюбелей или электрозаклепок. Наиболее распространено крепление гайковертом, который затягивается винты диаметром 6 мм с пластмассовыми или стальными шайбами под головкой.

Соединение металлоконструкций сваркой

Большая часть монтажных соединений выполняется при помощи сварки, меньшая – болтами, еще реже используются заклепки. Это оказывает виляние на стоимость монтажа металлоконструкций – сварные соединения наиболее дешевые. Соединение заклепками наиболее трудоемкое, однако, в некоторых случаях необходимо использовать только его. Примером может быть здание кузнечнопрессового цеха, для создания несущей металлоконструкции которого нельзя применять болты или сварку – от постоянной вибрации, создаваемой кузнечным оборудованием, эти соединения неизбежно разрушатся.

Сварку используют, когда требуется жесткое соединение конструкций, с плотным прилеганием элементом и водо- и газонепроницаемым швом. Только таким способом соединяют листовые конструкции в кожухах доменных и термических печей, резервуарах, пылеуловителях и газгольдерах. Среди опорных конструкций сварное соединение используют для стыков колонн с подкрановыми балками и стропильными фермами. Элементы стальных конструкций можно сваривать с элементами железобетонных. В таких случаях профили привариваются к закладным деталям.

Для получения качественного шва свариваемые детали плотно прижимаются друг к другу. В основном для этого используются грубые монтажные болты. В некоторых случаях для создания соединения используются дополнительные металлические стыковочные накладки.

Колонны, высота которых превышает 18 м, для транспортировки разделяются на отправочные элементы, размеры которых зависят от средств, используемых для транспортировки. Для монтажа части колонн собираются в единое целое. Стыки колонн при возведении одноэтажных зданий промышленного назначения обычно выполняются в части над краном, выше подкрановых балок. Торцы основной и надкрановой частей колонн, обработанные фрезерованием, стыкуются и свариваются по контуру стыка. Чтобы повысить жесткость соединения, используют стыковые листовые накладки.

Для монтажа подкрановых балок их опирают на соответствующие плиты колонн и соединяют сначала болтами, а затем заваривают. Дополнительные крепление балки производится к надкрановой части колонны при помощи тормозных конструкций. Они также первоначально присоединяются болтами и привариваются протяженным швом. Соединение ферм с колоннами выполняется аналогично.

Когда выполняется монтаж зданий из металлоконструкций, то большую важность имеет качество выполняемых сварных швов. Они проверяются внешним осмотром, которым можно определить отклонения от геометрических размеров, порезы, непровар или крупные поры. Поверхность шва должна быть гладкая или в мелких чешуйках, а наплавленный материал – одинаковую плотность. Допустимые размеры отклонений и дефектов указаны в нормативных документах.

Соединение металлоконструкций болтами

Болтовые соединения могут выполняться болтами различной точности в зависимости от назначения соединений и воспринимаемых им нагрузок. В основном используются крепежные изделия нормальной и повышенной точности. Для соединений, которые подвергаются нагрузке на срез, запрещено использовать болты нормальной и грубой точности.

Отверстия под болты высверливают или продавливают таким образом, чтобы диаметр отверстия превышал внешний диаметр болта на 2-3 мм. Это упрощает сборку, однако делает их менее стойкими к деформациям. По этой причине болты, относящиеся к грубым и нормальным по классу точности, используются только тогда, когда один элемент непосредственно опирается на другой. Примеры – соединения на опорных столиках, планках и фланцах.

Соединения, в которых используются болты повышенной точности, являются альтернативой заклепочным соединениям в труднодоступных местах. Для таких соединений диаметр отверстий выполняется больше диаметра болта на величину до 0,3 мм. При соблюдении этого требования болты сидят в отверстиях весьма плотно и хорошо выдерживают сдвигающую нагрузку.

Высокопрочные болты являются наиболее эффективными крепежными элементами. В них сочетается высокая несущая способность со значительной устойчивостью к деформациям. Такие болты могут использовать вместо заклепок практически во всех соединениях. Затяжка гаек для таких болтов производится ключами с храповым механизмом, что позволяет контролировать усилие затяжки.

Особенности фундаментов под стальные колонны

Существует ряд зданий, где есть особенные требования к типу и прочности фундаментов. В большинстве случаев, это объекты промышленного назначения, а также различные предприятия энергетической отрасли.

Такие здания часто возводятся на фундаментах каркасного типа, где основную нагрузку принимает на себя металлическая колонна, установленная внутри специальной бетонной чаши или углубления.

Все фундаменты под стальные колонны отличаются особенной конструкцией, ведь изначально создается прямоугольная или квадратная бетонная подушка с углублением, где с помощью анкеров устанавливается и фиксируется колонна.

Кроме зданий с анкерными соединительными элементами, также в таких основаниях можно предусмотреть:

  • трубопроводы различного типа и диаметра;
  • канализационные системы с анкерными крепежами;
  • электрические сети;
  • специальные поддерживающие элементы и конструкции.

Учитывая высокие требования по прочности к таким конструкциям, все расчеты и дальнейшее возведение проводится максимально точно, контроль качества на каждом этапе возведения, а строительные материалы полностью соответствуют нормам.

Монолитный фундамент под металлическую колонну

Как правило, при строительстве таких фундаментов редко используются сборные конструкции, ведь тогда приходится делать дополнительные расчеты несущих способностей зданий.

В таких случаях лучше монолитный бетонный фундамент, ведь он и прочнее, и быстрее заливается. Этапы возведения монолитной подушки для колонны приблизительно следующие:

  1. Расчет максимально допустимых нагрузок на подошву.
  2. Проведение разметки мест установки колонн, подготовка почвы.
  3. Рытье котлована на заданную глубину и соответствующих размеров.
  4. Подготовка внешней опалубки. Она делается с досок или влагостойкой фанеры, в большинстве случаев несъемная.
  5. Выравнивание внутренней поверхности котлована, формирование песчано-гравийной подушки.
  6. Создание основного армирующего пояса по периметру подушки в горизонтальном и вертикальном направлениях.
  7. Заливка котлована бетоном. В это время заблаговременно устанавливаются геодезические уровни и высотные знаки. Они используются при дальнейшем монтаже колонн, а также при ремонте фундамента через просадку.

Как правило, при возведении колонных фундаментов делаются различные высотные отметки, они наносятся на внешний слой бетона, также указывается уровень расположения анкерных соединений, закладочных элементов и других монтажных аксессуаров.

Анкерные соединения

В зависимости от типа выбранной колонны, анкерные соединения подбираются в индивидуальном порядке. Установки и фиксация колонны выполняется с помощью больших болтов или анкеров, которые затем привариваются к арматурному слою и надежно удерживают колонну в вертикальном положении.

Отличительная особенность монтажа соединительных элементов в том, что после их закрепления фундамент разбивают. Если после этого отклонения болтов не произошло, то монтаж считают выполненным правильно, а если есть отклонения центров на расстояние от 2 мм, тогда анкера заменяют.

Расчет фундаментов под колонны

Такие основания всегда рассчитываются под конкретное геодезическое обеспечение. Для правильного обеспечения геодезических параметров проводится контроль вертикальных и горизонтальных высотных положений болтовых соединений. Для таких целей отлично подходят готовые шаблоны или специальный кондуктор.

Шаблоны – это металлические или деревянные рамки конкретных размеров, в которых уже есть готовые гнезда под будущие анкера. Они соединяются по опалубке с осями монолитного фундамента, закрепляются.

Шаблоны должны быть установлены абсолютно ровно, поэтому проводится дополнительное измерение вертикали с помощью строительного уровня или нивелира. В некоторых случаях оправданным будет использование сварочных работ, когда шаблоны жестко устанавливают на арматуру монолитной бетонной подушки.

Сейчас при возведении оснований под металлические колонны стали практиковать анкерные соединения, установленные в колодцах. Такие углубления заделываются в последнюю очередь, ведь головка болта измеряется геодезическими приборами, уточняется его положение и горизонтальное расположение.

Все монолитные подушки соединяются с колоннами с помощью мощных анкеров, ведь нагрузки на подушку огромные через большое расстояние между колоннами. Поэтому, кроме соединений, дополнительно используют специальные строительные обвязки и соединение конструкций в верхнем положении на ростверке. Обвязки состоят:

  1. Металлического каркаса для фиксации болтовых шаблонов.
  2. Металлических шаблонов. Их применяют для непосредственной фиксации конструкций, монтажа анкеров и болтовых соединений.

Также можно на бетонное основание устанавливать металлические рамки, обхваты и фиксаторы, соединять их между собой. После того, как все армирующие элементы между собой соединены, конструкция заливается бетоном и оставляется на месяц сохнуть. При этом все шаблоны и кондукторы демонтируются.

Читайте также:  Расчет нагрузок на фундамент
Ссылка на основную публикацию
Классы МПК:E04B1/38 средства соединения строительных конструкций вообще
E02D27/42 фундаменты и основания для отдельных опор, мачт или дымовых труб
Автор(ы):Евсеев И.Ф.
Патентообладатель(и):Научно-производственное предприятие “Энергоперспектива”
Приоритеты: