Каркасы и ангары
Здесь начинается расчётная конструкция. Навес и забор можно поставить по типовому решению, каркас на пролёт 18 м — нельзя: там уже считают снег, ветер и устойчивость. Эта статья не заменяет расчёт, она объясняет, о чём с конструктором разговаривать.
Рама, связи и обшивка
Каркас ангара — это ряд одинаковых рам, поставленных с шагом 4–6 м, прогоны между ними, связи и обшивка по прогонам. Рама принимает вертикальную нагрузку и ветер поперёк здания; связи держат его вдоль.
Связи стоят немного, а вычёркивают их первыми: на чертеже они выглядят как необязательные тонкие уголки. Между тем это единственное, что удерживает рамы от опрокидывания в продольном направлении — как костяшки домино, которые стоят ровно, пока их держат.
Чем перекрывают пролёт
- Портальная рама — до 12 м; потолок чистый, без ферм, что важно для цеха с подвесным оборудованием.
- Колонны с фермой — 12–30 м; ферма при том же пролёте легче балки в полтора-два раза.
- Арочный ангар — быстро и дёшево, но полезной высоты у стен почти нет.
- Тонкостенные профили (ЛСТК) — лёгкий каркас на болтах; сварки на площадке почти нет.
- Навес-ангар без стен — техника, склад сыпучих, сушка; дешевле закрытого вдвое.
- С подкрановой балкой — кран висит на каркасе, а не на стенах; считается отдельно.
Обшивка и утепление
Холодный ангар зашивают профнастилом по прогонам — этого достаточно, чтобы закрыть от осадков и ветра. Тёплый собирают из сэндвич-панелей: они несут утепление с завода и монтируются одним слоем, без пароизоляции и обрешётки на месте.
Промежуточного варианта — «профнастил, а потом утеплим» — стоит избегать. Утепление изнутри по холодному металлу без грамотной пароизоляции даёт конденсат внутри пирога, и обнаруживается это через год-два по ржавым подтёкам на стыках.
Каркасный ангар: из чего состоит каркас
«Каркасный» значит, что всё несущее — стальное, а стены и кровля только ограждают. У каждого элемента каркаса одна работа и одна строка в смете:
- Колонны — передают нагрузку на фундамент и воспринимают изгиб от ветра; стоят на опорных плитах, прикрученных к анкерам в фундаментах.
- Ригели рам или фермы — перекрывают пролёт; вместе с колоннами образуют раму.
- Прогоны — кровельные балки между рамами, по ним идёт обшивка.
- Стеновые ригели — горизонтальные балки стен, к которым крепят профлист или панели.
- Связи — кресты в кровле и стенах, которые держат ряд рам в продольном направлении.
- Фундаменты с анкерами — ставятся по шаблону, потому что болт, сдвинутый на сантиметр, не попадёт в отверстие плиты.
От арочного и тентового ангара каркасный отличается тем, что в нём можно поставить стеллаж вплотную к стене, врезать ворота в любом шаге и удлинить здание на следующую раму, не трогая существующие.
Из каких профилей и почему
На колонны идут широкополочные двутавры HEA и HEB: колонна может потерять устойчивость в обе стороны, и широкая полка даёт ей жёсткость и «вбок». На ригели — IPE, потому что изгибаемая балка работает в основном в одной плоскости, а узкое высокое сечение даёт больше всего несущей способности с килограмма. Массы из таблиц:
- HEA 200 — 42,3 кг/м, HEB 200 — 61,3 кг/м: колонны;
- IPE 240 — 30,7 кг/м, IPE 300 — 42,2 кг/м: ригели рам;
- IPE 120 — 10,4 кг/м или труба 120×60×4 — 10,5 кг/м: прогоны и стеновые ригели;
- труба 100×100×5 — 14,4 кг/м и 60×60×3 — 5,19 кг/м: пояса и раскосы фермы;
- уголок L 50×50×5 — 3,77 кг/м: связи.
Ферма при том же пролёте в полтора-два раза легче балки, но у неё десятки узлов под подгонку и сварку — поэтому до 12 м чаще выигрывает сплошная рама, а дальше ферма. Массу любого профиля проверит калькулятор двутавра.
Соединения и швы: что варят в цеху, а что болтят на объекте
Правило простое: варят в цеху, на объекте болтят. К ригелю приваривают торцевую пластину, к колонне — опорную плиту и рёбра, а раму собирают на месте на болтах. Шов в цеху ложится в удобном положении, под крышей и с контролем; шов на высоте, на ветру и под дождём — нет.
Катеты швов задаёт проект, но границы видны по самому сечению. Стенка IPE 300 — 7,1 мм, значит, разумный верх углового шва 0,7·7,1 ≈ 5,0 мм; шов a4 имеет катет z ≈ 5,7 мм и весит 0,138 кг наплавки на метр, a5 — 0,216 кг. Швы толщиной больше примерно 6 мм кладут в несколько проходов. В узлах фермы действует та же нижняя граница, что везде: несущий шов не тоньше a3 и не короче 30 мм. Пересчёт a ↔ z покажет калькулятор углового шва.
Порядок изготовления и монтажа
- Проект — снеговая и ветровая нагрузка для места строительства, сечения, узлы, КМД и ведомость металла.
- Фундаменты — башмаки с анкерами в шаблоне; анкеры проверяют до бетонирования, потому что после него исправить можно только плиту.
- Изготовление — резка, сверление, приварка торцевых пластин и баз, покрытие в цеху.
- Первый шаг — монтаж начинают с двух рам, связанных связями и прогонами: этот шаг держит остальное, как позвоночник.
- Следующие рамы — пристраиваются к раскреплённому шагу и соединяются прогонами, болты дотягивают только после выверки.
- Подливка — под опорные плиты, когда каркас выставлен вертикально.
- Обшивка — кровля, стены, доборные элементы; только потом ворота и инженерные сети.
Защита от коррозии
Каркас в сухом отапливаемом здании обычно красят на заводе: грунт с эмалью или порошковая краска (3–5 и 7–10 лет до первой ржавчины в наружных условиях). Холодные, сельскохозяйственные ангары и те, где стоят машины с паром или удобрения, получают горячий цинк (25+ лет) — он защищает и внутренность замкнутых профилей. Болты, гайки и шайбы должны быть защищены не хуже конструкции: чёрный болт в оцинкованном узле ржавеет первым.
Типичные ошибки
- Связи вычеркнули из сметы — рама стоит в своей плоскости, а ряд рам складывается вдоль здания.
- Анкеры поставлены «на глаз» — плита не попадает на болты, и на объекте начинают разделывать отверстия резаком.
- Кран подвесили без пересчёта — подкрановые балки меняют схему работы рамы и добавляют горизонтальные силы.
- Сварка на объекте вместо болтов — шов в неудобном положении и без контроля в самом нагруженном узле.
- Утепление изнутри по холодному профлисту — конденсат в стене и ржавые потёки через год-два.
Как посчитать материалы: пример ангара 12×24 м
Здание пролётом 12 м и длиной 24 м: пять рам с шагом 6 м, колонны высотой 5 м, двускатная кровля с ригелями по 6,1 м, по шесть прогонов на каждом скате в каждом шаге, три ряда стеновых ригелей на продольных стенах, крестовые связи в двух шагах. Это пример подсчёта массы, а не проект: сечения для конкретного места подбирает конструктор.
| Элемент | Профиль | Длина, м | Шт. | кг/м | кг |
|---|---|---|---|---|---|
| Колонна | HEA 200 | 5,00 | 10 | 42,3 | 2115,0 |
| Ригель рамы | IPE 300 | 6,10 | 10 | 42,2 | 2574,2 |
| Прогон | IPE 120 | 6,00 | 48 | 10,4 | 2995,2 |
| Связь | L 50×50×5 | 8,50 | 8 | 3,77 | 256,4 |
| Стеновой ригель | 100×50×4 | 6,00 | 24 | 8,59 | 1237,0 |
| Итого | 9177,7 | ||||
| С запасом 5 % | 9637 | ||||
Выходит 9178 кг чистого веса и 9637 кг с запасом, то есть около 33 кг стали на квадратный метр здания. Самыми тяжёлыми оказываются не рамы, а прогоны — поэтому шаг рам и тип прогонов сравнивают по всему каркасу. Свои позиции, косынки и болты допишите в калькулятор ведомости материалов, а прогоны и ригели по 6 м из 12-метровых хлыстов разложит карта раскроя: два куска по 6000 мм не поместятся в хлыст 12 000 мм при резе 3 мм, поэтому прогон чертят на несколько миллиметров короче.
Что дальше
Небольшое строение того же типа, но на одну-две машины — это гараж или хозблок: там те же вопросы обшивки и вентиляции, но без расчётной части. Ворота в ангар подбирают по проёму — смотрите ворота и калитки. Цена, сроки и покрытие — в статье как заказывают.
Частые вопросы
Рама или ферма?
До 12 м пролёта спорят обе: портальная рама даёт чистый потолок без ферм, ферма — меньший расход металла. Дальше 12 м ферма выигрывает почти всегда, потому что её высоту можно наращивать без роста веса, а у балки растёт всё сечение.
Зачем нужны связи?
Рама держит нагрузку в своей плоскости, но вдоль здания она держать не может ничего. Связи — крестовые распорки между рамами — не дают ряду сложиться вдоль. Их вычёркивают из сметы первыми, потому что «они же ничего не несут», и именно это заканчивается сложившимся каркасом.
Можно ли повесить кран на каркас?
Можно, если каркас считали под кран заранее. Подкрановые балки опираются на консоли колонн, и вся схема работы рамы при этом меняется: добавляется горизонтальная нагрузка от торможения тележки. Повесить кран на готовый каркас без пересчёта нельзя.
Что дешевле — арочный ангар или каркас?
Арочный дешевле и быстрее, но у него мало полезной высоты у стен: стеллаж к стене уже не поставить. Для склада это часто решающее, поэтому под хранение чаще берут прямые рамы, а арку — под технику и сушку.
Что такое каркасный ангар?
Здание, в котором нагрузку несёт стальной каркас — ряд рам или колонн с фермами, прогоны, ригели стен и связи, — а стены и кровля из профнастила или сэндвич-панелей только ограждают и навешены на каркас. Поэтому обшивку можно заменить, а здание удлинить на следующие пролёты. Каркас ангара — конструкция расчётная: сечения, связи и фундаменты задаёт проект конструктора.
Сколько металла уходит на ангар 12×24 м?
В примере на этой странице — рама пролётом 12 м, пять рам с шагом 6 м, колонны HEA 200, ригели IPE 300, прогоны IPE 120, связи и стеновые ригели — выходит около 9,2 т чистого веса и около 9,6 т с запасом, то есть около 33 кг стали на м² здания. Число меняется со снегом, ветром, высотой и краном, поэтому это пример подсчёта, а не смета.
Какой шаг рам принимают в ангаре?
Обычно 4–6 м. Больший шаг — это меньше рам и фундаментов, но тяжелее прогоны и стеновые ригели, которым приходится перекрывать расстояние между рамами. Окончательный шаг выбирает конструктор, сравнивая массу всего каркаса, а не одной рамы.
Обновлено: