Оптом соединение колонн коробчатого сечения с бетоном

Когда говорят про соединение колонн коробчатого сечения с бетоном, многие сразу представляют себе стандартные узлы из альбомов типовых решений — анкеровку, закладные, обетонивание. Но в реальных проектах, особенно при крупносерийном, оптовом изготовлении металлоконструкций, всё упирается в детали, которые в этих альбомах часто опускают. Основная ошибка — считать, что если сечение коробчатое, то и соединение с бетонным фундаментом или ядром жёсткости будет простым и универсальным. На деле же каждый объект, особенно в промышленном строительстве, требует своего подхода, и экономия на проработке узла на этапе проектирования и изготовления потом выливается в проблемы на монтаже.

Где кроется сложность в ?коробках?

Само по себе коробчатое сечение — отличное решение для колонн на сжатие с изгибом. Жёсткость хорошая. Но именно эта замкнутость профиля и создаёт главную головную боль при соединении с бетоном. Как обеспечить надёжную передачу усилий? Через низ колонны — в фундамент, или по высоте — в монолитные ядра? Если с базами плитных фундаментов ещё более-менее понятно (хотя и там есть подводные камни с анкерными болтами), то с комбинированными узлами, где колонна на несколько этажей замоноличивается в бетонную стену или ядро, начинается самое интересное.

Вот, к примеру, был у нас объект — каркас торгового центра, где колонны коробчатого сечения должны были на уровне двух этажей соединяться с монолитным бетонным ядром жёсткости. В проекте стояли красивые схемы с выпусками арматуры и ?посадкой? колонны в гнездо. Но когда начали готовить конструкции на заводе, встал вопрос: как точно разметить и приварить бесчисленные ребра жёсткости, закладные элементы и коротыши для связи с арматурой, чтобы на стройплощадии всё сошлось с допуском в пару миллиметров? Чертежи общего вида этого в деталях не показывали.

Пришлось фактически заново, совместно с проектировщиками, разрабатывать технологические карты на изготовление именно этих узлов. Учитывали и последовательность сварки, чтобы не повело металл, и места для технологических окон в стенках коробки, чтобы потом бетон лучше укладывался и вибрировался. Это тот случай, когда без тесной связи между заводом-изготовителем и проектной организацией не обойтись. Кстати, наше предприятие, ООО Шэньси Чжисинь Тяньхун Металл Мануфэкчуринг, как раз часто выступает такой связующей стороной — мы не просто режем и варим по чертежам, а предлагаем технологические решения, исходя из возможностей нашего оборудования и опыта монтажа.

Анкеровка: не всё так однозначно

Самый, казалось бы, изученный способ — анкерные болты в базе. Но с коробчатыми колоннами есть специфика. Если колонна сплошная, то проблем меньше. А если она составная, сварная из четырёх листов? Толщина стенки может быть недостаточной для передачи больших усилий на анкеры через опорную плиту. Возникает риск местной потери устойчивости стенки под плитой. Приходится усиливать — делать диафрагмы внутри профиля прямо в зоне анкерных групп. Это дополнительные трудозатраты, материал, но без этого нельзя.

Один из наших прошлых, скажем так, учебных проектов, это показал. Делали колонны для цеха. Сэкономили на внутренних диафрагмах в базах, рассчитав только плиту и анкеры. На монтаже, при затяжке гаек, пошла деформация стенок коробки — их просто подтянуло к плите. Хорошо, заметили сразу, до бетонирования. Пришлось экстренно демонтировать колонны, везти обратно в цех, резать, усиливать и заново окрашивать. Убытки и срыв сроков. С тех пор для колонн коробчатого сечения мы всегда настаиваем на детальной проработке узла базы с расчётом не только анкеров, но и стенок на срез и смятие.

И ещё про бетон. Важно не просто залить базу. Состав бетона, его усадка, температура при твердении — всё это влияет на конечное качество контакта. Особенно в наших широтах, где сезонность работ накладывает отпечаток. Мы всегда рекомендуем заказчикам предусматривать подливку высокопрочными безусадочными составами или тщательное торкретирование после выверки колонн. Это страхует от образования пустот под опорной плитой.

Стыковка по высоте: бетон как часть системы

Более сложная задача — когда коробчатая колонна на протяжении нескольких этажей находится внутри монолитной бетонной стены. Фактически, это комбинированная металло-бетонная конструкция. И здесь соединение должно работать не просто на фиксацию, а на совместное восприятие нагрузок. Часто проектировщики требуют приварить к наружным стенкам колонны бесчисленные шпильки или арматурные коротыши. С точки зрения теории — да, это создаёт сцепление.

Но с точки зрения изготовления — это кошмар. Каждую шпильку нужно точно установить, прихватить, проварить, да так, чтобы не перегреть основной металл колонны, особенно если она из высокопрочной стали. Автоматизировать такой процесс сложно, много ручного труда. Мы для таких случаев иногда предлагаем альтернативу — использовать готовые перфорированные стальные полосы (типа Jansen), которые заводским способом привариваются к колонне, образуя готовую анкерную плоскость. Это дороже в материале, но в разы быстрее и гарантированнее по качеству в условиях оптового производства.

Ключевой момент, который часто упускают — это антикоррозионная защита. Все эти приваренные элементы, срез кромок, технологические отверстия под продув или контроль бетонирования — потенциальные очаги ржавчины. Обработать их после сварки в замкнутом пространстве коробчатого сечения — задача нетривиальная. На нашем производстве мы выстроили процесс так, что все такие операции по усилению и приварке элементов выполняются до окончательной пескоструйной обработки и окраски. И только потом колонна идёт на склад готовой продукции. Это дисциплинирует и технологов, и сварщиков.

Логистика и монтаж: от цеха до объекта

Изготовить — это полдела. Доставить на объект и смонтировать колонны с уже навешенными ?колючками? для связи с бетоном — отдельная история. При оптовом соединении речь идёт о десятках, а то и сотнях одинаковых элементов. Погрузка, транспортировка, разгрузка — высок риск погнуть или оторвать эти самые ответные элементы. Поэтому на этапе проектирования узла нужно думать и об этом.

Мы практикуем изготовление и отгрузку таких колонн в два этапа. Сначала — сама колонна с базовыми элементами соединения (например, монтажными столиками или основными закладными). Всё остальное — более хрупкие или выступающие элементы — поставляется отдельно, упакованными в контейнеры, и устанавливаются силами монтажников уже на объекте, после установки колонны в проектное положение, но до бетонирования. Это требует чёткой организации работ на стройплощадии, но сохраняет геометрию и целостность основного элемента.

Наш адрес в провинции Шэньси выбран не случайно — логистика отсюда по стране действительно удобная. Но даже с хорошей логистикой без продуманной технологии подготовки к отгрузке можно загубить всю работу цеха. Мы для особо сложных узлов даже изготавливаем деревянные или стальные кондукторы-трафареты, в которые вкладывается колонна для транспортировки. Это страховка.

Взгляд из цеха: что важно для заказчика

Если резюмировать наш опыт, то для успешного соединения колонн коробчатого сечения с бетоном в условиях серийного производства заказчику (будь то генподрядчик или инвестор) нужно обращать внимание на три вещи на стадии заказа металлоконструкций.

Первое — это глубокая деталировка узлов соединения не только в расчётной модели, но и в рабочих чертежах КМД. Чертежи должны быть привязаны к технологическим возможностям завода. Второе — это выделение времени и ресурсов на изготовление опытного образца или тестового узла. Особенно если проект уникальный и типовых решений нет. Это позволит выявить все конфликты до начала массового производства.

И третье, самое важное — выбирать подрядчика, который понимает полный цикл: от проектирования и обработки до монтажа. Потому что те, кто только режет и варит металл, могут сделать идеальную колонну, но абсолютно непригодную для последующего соединения с бетоном на объекте. Наша компания, ООО Шэньси Чжисинь Тяньхун Металл Мануфэкчуринг, позиционирует себя именно как предприятие полного цикла — от чертежа до сдачи объекта. И для нас ключевое — это не просто продать тонну металла, а обеспечить, чтобы каждая колонна, особенно коробчатая, нашла своё надёжное место в бетоне и простояла десятилетия. Без этого весь смысл работы теряется. Поэтому в каждом таком проекте мы погружаемся с головой, иногда спорим с проектировщиками, предлагаем свои варианты. Это и есть та самая практика, которая в итоге и рождает надёжные конструкции.