Монтаж ферм и балок покрытия — один из наиболее сложных и ответственных этапов возведения металлического каркаса. Фермы являются основными несущими элементами покрытия, воспринимающими снеговую нагрузку, вес кровли и подвесного оборудования. Их установка требует точного подбора кранового оборудования, специальных грузозахватных приспособлений и строгого соблюдения последовательности работ. В данной статье рассмотрены технология монтажа различных типов ферм и балок, схемы строповки, методы временного раскрепления и нормативные требования.
Ошибки при монтаже ферм и балок приводят к серьёзным последствиям: нарушению геометрии покрытия, провисанию кровли, а в критических случаях — к обрушению конструкций. Специалисты ГК СтилКонстракшн выполняют монтаж покрытий зданий пролётом от 12 до 60 м с применением автокранов и самоходных кранов грузоподъёмностью до 250 тонн.
Технология монтажа ферм и балок
Монтаж ферм и балок покрытия выполняется после завершения установки и выверки колонн в пределах монтируемого участка (температурного блока). Перед началом работ должны быть установлены все вертикальные связи по колоннам, обеспечивающие устойчивость каркаса в продольном направлении.
Технологический процесс установки одной фермы включает: проверку на складе (маркировка, отсутствие деформаций, наличие монтажных деталей), подачу к месту монтажа, строповку, подъём краном в проектное положение, наведение на оголовки колонн, установку на опорные столики, постановку болтов в опорные узлы, временное раскрепление распорками или расчалками, освобождение от стропов (только после надёжного закрепления), окончательную затяжку болтов.
Предварительная подготовка
До подъёма ферм на колоннах должны быть установлены подмости и навесные площадки для монтажников, принимающих конструкцию на высоте. На оголовках колонн проверяется наличие опорных столиков и совпадение отверстий. На ферму до подъёма навешиваются оттяжки (два каната диаметром 12–15 мм, длиной 30–50 м) для управления положением при подъёме, а также временные распорки или инвентарные расчалки.
Обеспечение устойчивости первой фермы
Первая ферма в монтируемой ячейке является наиболее уязвимой, так как ещё не связана с соседними элементами. Её устойчивость обеспечивается расчалками (не менее 4 штук), закреплёнными за верхний пояс и якоря на земле. Расчалки снимаются только после установки и закрепления второй фермы и горизонтальных связей между ними. Кран не отцепляется от первой фермы до установки хотя бы двух распорок.
Типы ферм покрытия и их особенности
Стальные фермы покрытия классифицируются по очертанию поясов, типу решётки и конструктивному исполнению. Каждый тип имеет свои особенности монтажа.
Фермы с параллельными поясами
Наиболее распространённый тип для зданий с плоской и малоуклонной кровлей. Пролёт — от 18 до 36 м, высота — 2–4 м, масса — 3–12 тонн. Фермы отправляются целиком при пролёте до 18 м и двумя полуфермами при большем пролёте. Стык полуферм — фланцевый на высокопрочных болтах — выполняется при укрупнительной сборке на земле.
Фермы треугольного очертания
Применяются для зданий со скатной кровлей с уклоном 20–45°. Пролёт — 12–24 м. Особенность монтажа — высокий центр тяжести и значительная парусность, требующие применения оттяжек при подъёме и усиленного временного крепления. Строповка — только траверсой за два узла верхнего пояса.
Арочные и полигональные фермы
Используются для большепролётных зданий (36–60 м). Масса достигает 20–40 тонн. Поставляются тремя-четырьмя отправочными марками и требуют укрупнительной сборки. Монтаж выполняется двумя кранами или с использованием временных опор (промежуточных стоек), которые устанавливаются в пролёте и демонтируются после завершения покрытия.
| Тип фермы | Пролёт, м | Масса, т | Кран, т | Строповка | Укрупн. сборка |
|---|---|---|---|---|---|
| Параллельные пояса (цельная) | 12–18 | 2–5 | 25–50 | Траверса 2 точки | Нет |
| Параллельные пояса (составная) | 24–36 | 5–12 | 50–100 | Траверса 2–3 точки | Да |
| Треугольная | 12–24 | 2–6 | 25–50 | Траверса 2 точки | Нет |
| Полигональная | 24–42 | 8–20 | 100–160 | Траверса 3–4 точки | Да |
| Арочная | 36–60 | 15–40 | 160–250 | Спецтраверса | Да |
Подбор кранов для монтажа ферм
Подбор кранового оборудования для монтажа ферм — задача, требующая расчёта по трём параметрам: грузоподъёмность, высота подъёма и вылет стрелы. Все три параметра должны одновременно удовлетворять условиям монтажа.
Расчёт требуемой грузоподъёмности
Требуемая грузоподъёмность определяется как сумма массы конструкции и массы такелажной оснастки с коэффициентом 1,1. Например, для фермы массой 8 тонн с траверсой 0,5 тонны: Q = (8 + 0,5) × 1,1 = 9,35 т. Кран выбирается по грузовысотной характеристике с учётом вылета стрелы в рабочем положении.
Высота подъёма
Высота подъёма крюка складывается из: высоты колонны (от земли до опоры фермы), высоты фермы, зазора безопасности (не менее 1 м между низом фермы и оголовком колонны при подводке), длины строповки (от верха фермы до крюка крана). Для типового здания с колоннами 10 м и фермой высотой 3 м требуемая высота подъёма — не менее 18–20 м.
Вылет стрелы
При монтаже ферм кран устанавливается в среднем пролёте или у ряда колонн. Вылет стрелы должен обеспечивать подачу фермы на оба оголовка колонн. Для здания пролётом 24 м при установке крана в среднем пролёте вылет составит 12–15 м. Для пролётов 30–36 м может потребоваться установка крана на два положения (две стоянки).
Типы кранов для монтажа ферм
Автокраны грузоподъёмностью 25–50 т применяются для ферм пролётом до 24 м. Гусеничные краны 50–100 т — для ферм 24–36 м. Для большепролётных объектов (свыше 36 м) используются гусеничные краны 160–250 т или двухкрановый монтаж. При выборе между автокраном и гусеничным учитывается состояние грунта площадки: гусеничные краны создают меньшее удельное давление и могут работать на грунтовом основании без устройства дорог.
Инженеры ГК СтилКонстракшн подберут оптимальную схему механизации монтажа с учётом массы конструкций и условий площадки.
Строповка ферм: траверсы и схемы
Строповка ферм выполняется исключительно с помощью траверс. Применение гибких стропов, накладываемых на пояса фермы, не допускается, так как это вызывает изгиб элементов из плоскости и может привести к потере устойчивости сжатого пояса.
Конструкция траверс
Балансирная траверса — стальная балка с подвесками, обеспечивающими вертикальное расположение ветвей строп. Точки подвеса на траверсе располагаются над узлами верхнего пояса фермы, обычно в третях или четвертях пролёта. Для ферм пролётом до 24 м применяются траверсы с двумя точками подвеса, для ферм 30–36 м — с тремя, для большепролётных — с четырьмя.
Схемы строповки
Строповка за верхний пояс — основная схема для ферм с параллельными поясами. Захваты крепятся в узлах верхнего пояса (в точках примыкания раскосов), что исключает изгиб пояса от сосредоточенной нагрузки. Строповка за нижний пояс применяется для треугольных ферм, когда центр тяжести расположен ниже середины высоты.
При строповке необходимо обеспечить подъём фермы в вертикальном положении без перекоса. Допускаемое отклонение от вертикали плоскости фермы при подъёме — не более 1/100 длины. Управление положением фермы в воздухе осуществляется оттяжками, закреплёнными за нижний пояс у опорных узлов.
Монтаж балок покрытия и перекрытия
Балки покрытия (прокатные или сварные двутавры) применяются для зданий малых пролётов (6–18 м) и для второстепенных элементов покрытия. Монтаж балок технологически проще монтажа ферм, однако имеет свои особенности.
Строповка балок
Балки стропятся двухветвевыми стропами за верхний пояс в двух точках, расположенных симметрично относительно центра. Для балок длиной более 12 м рекомендуется использовать траверсу. Балки с развитым верхним поясом (широкополочные двутавры) могут стропиться захватами-клещами, что ускоряет расстроповку.
Подкрановые балки
Подкрановые балки монтируются до ферм покрытия. Они устанавливаются на консоли колонн или специальные опорные столики и крепятся болтами. Масса подкрановых балок при шаге колонн 6 м — 1–3 тонны, при шаге 12 м — 3–8 тонн. Допуск на смещение оси подкрановой балки от проектного положения — ±5 мм, на разность отметок верха балок на соседних колоннах — ±10 мм.
Стропильные балки
Стропильные балки пролётом 12–18 м являются альтернативой лёгким фермам. Они проще в монтаже (одноэлементная конструкция), но тяжелее при равном пролёте. Монтаж выполняется аналогично фермам: подъём траверсой, установка на оголовки колонн, временное раскрепление распорками, окончательное крепление болтами.
Временное раскрепление ферм
Ферма, установленная на оголовки колонн, является неустойчивой до соединения с соседними фермами связями и прогонами. Временное раскрепление — обязательная мера, обеспечивающая устойчивость фермы из её плоскости.
Расчалки и оттяжки
Первая ферма в ряду раскрепляется расчалками — стальными канатами, закреплёнными за верхний пояс (в узлах конькового и промежуточных узлов) и якоря на земле. Минимальное количество — 4 расчалки (по 2 с каждой стороны). Расчалки оснащаются талрепами для натяжения и регулировки положения фермы.
Инвентарные распорки
Между первой и второй фермами устанавливаются инвентарные распорки — трубчатые элементы с хомутами для крепления к верхним поясам. Распорки устанавливаются на расстоянии не более 1/4 пролёта от опорных узлов (обычно 2 штуки на ферму). После установки постоянных горизонтальных связей и прогонов инвентарные распорки снимаются.
Последовательность раскрепления
Порядок работ при монтаже двух смежных ферм: (1) установка первой фермы и раскрепление расчалками; (2) установка второй фермы и соединение с первой инвентарными распорками; (3) снятие расчалок с первой фермы; (4) монтаж постоянных связей и прогонов между фермами; (5) снятие инвентарных распорок. Нарушение этой последовательности недопустимо.
Схемы монтажа: продольная, поперечная, комбинированная
Схема монтажа определяет маршрут перемещения крана по площадке и последовательность установки конструкций. Выбор схемы зависит от размеров здания, количества пролётов, типа крана и условий площадки.
Продольная схема
Кран перемещается вдоль пролёта здания, последовательно устанавливая фермы одну за другой. Применяется для однопролётных зданий и при использовании крана, способного обслужить весь пролёт с одной стоянки. Преимущество — минимальное количество перестановок крана. Недостаток — большой вылет стрелы при широких пролётах.
Поперечная схема
Кран перемещается поперёк здания (от одного пролёта к другому), устанавливая фермы по одной в каждом пролёте. Применяется для многопролётных зданий. Преимущество — минимальный вылет стрелы (кран стоит рядом с рядом колонн). Недостаток — частые перестановки и необходимость проезда через пролёты.
Комбинированная схема
Сочетание продольной и поперечной схем. Наиболее распространена для крупных объектов. Кран устанавливает конструкции в нескольких ячейках с одной стоянки, затем перемещается на следующую стоянку. Оптимальная схема разрабатывается в ППР с учётом графика монтажа и сроков строительства.
ГК СтилКонстракшн выполнит проектирование, изготовление и монтаж стальных каркасов любой сложности.
Контроль качества и допуски
Контроль качества монтажа ферм и балок включает проверку положения конструкций в плане и по высоте, а также контроль узловых соединений.
| Параметр | Допуск | Метод контроля |
|---|---|---|
| Смещение фермы с оси на опоре | ±15 мм | Рулетка |
| Отклонение от вертикальности плоскости фермы на опоре | 0,004H фермы | Теодолит/отвес |
| Стрела прогиба (выгиб) верхнего пояса из плоскости | L/1500, ≤15 мм | Натяжение струны |
| Прогиб фермы (провисание) | L/800 + строит. подъём | Нивелир |
| Смещение балки с оси на опоре | ±10 мм | Рулетка |
| Разность отметок верха балок на соседних опорах | ±10 мм | Нивелир |
| Расстояние между осями ферм (по верхнему поясу) | ±15 мм | Рулетка |
Контроль болтовых соединений
Опорные узлы ферм крепятся болтовыми соединениями. Все проектные болты должны быть установлены и затянуты до проектного усилия. Для ответственных узлов применяются высокопрочные болты с контролем крутящего момента. Запрещается оставлять незатянутые болты в опорных узлах — это создаёт шарнирное соединение вместо жёсткого.
Исполнительная документация
По результатам монтажа ферм составляется исполнительная схема с указанием фактических отметок, отклонений от проекта и заключением о допустимости отклонений. Результаты заносятся в журнал монтажных работ и общий журнал работ. При приёмке смонтированных конструкций исполнительные схемы предъявляются комиссии.
Рассчитаем стоимость монтажа с учётом пролёта, массы конструкций и условий вашей площадки.
Часто задаваемые вопросы
Можно ли монтировать фермы без траверсы?
Нет, монтаж ферм без траверс запрещён. Гибкие стропы, наложенные на пояса фермы, вызывают сжимающие усилия в элементах решётки и могут привести к потере устойчивости и разрушению конструкции. Для каждого типа ферм применяется своя траверса, рассчитанная на конкретную нагрузку.
Сколько болтов нужно ставить при установке фермы?
При установке фермы на опору необходимо установить все проектные болты и затянуть их. Практика «временного» крепления на 30–50% болтов допускается только кратковременно (на время выверки), после чего все болты должны быть установлены до расстроповки. Кран не отцепляется от фермы, пока не установлены все болты в опорных узлах.
Какой кран нужен для фермы пролётом 24 м?
Ферма пролётом 24 м с параллельными поясами имеет массу 5–8 тонн. С учётом оснастки требуемая грузоподъёмность крана — 8–12 тонн на рабочем вылете. При установке крана в среднем пролёте (вылет ~15 м) подойдёт автокран грузоподъёмностью 50 тонн или гусеничный кран 40 тонн.
Когда можно снять расчалки с первой фермы?
Расчалки с первой фермы снимаются только после установки второй фермы в смежном шаге и соединения обеих ферм не менее чем двумя инвентарными распорками или постоянными связями. До этого момента расчалки должны оставаться натянутыми и закреплёнными.
Можно ли монтировать фермы при ветре?
Монтаж ферм и балок покрытия запрещается при скорости ветра более 15 м/с. При скорости 10–15 м/с монтаж ведётся с ограничениями: усиленное раскрепление, дополнительные оттяжки, снижение скорости подъёма. Фермы с большой парусностью (треугольные, решётчатые высотой более 3 м) не монтируются при ветре свыше 10 м/с.