Металлические опорные конструкции: что это, существующие виды опор из металла и предъявляемые к ним требования

Опорные конструкции – это элементы разных строительных сооружений. Они используются при возведении большинства сложных, тяжёлых конструкций: промышленных, жилых, общественных, других зданий.

Чаще опоры изготавливают из металлов (сплавов), так как эти материалы обладают оптимальными показателями прочности, износостойкости, устойчивости к механическим статическим и динамическим воздействиям, к поперечным и продольным высоким нагрузкам. В этой статье рассмотрим особенности, все виды опорных конструкций, а также стандарты их качества.

Что такое опорные металлоконструкции

Металлическая опора – это металлоконструкция, выполненная из металла, являющаяся частью строительного или промышленного сооружения. Она входит в состав несущего каркаса – основы практически любого капитального здания. На опорных конструкциях на последующих этапах возведения фиксируют другие элементы, такие как балки, стойки, ригели.

Обычно металлическая опора – это цельный стержень либо пустотелая колонна с полым центром. Сечение может быть квадратным, круглым, прямоугольным. Нижняя часть опорной металлоконструкции – это база, которую строители называют «башмаком». Обычно она квадратная. Такое подножие выполняется в виде основания с отверстиями, сформированными под крепёжные детали для фиксирования на подготовленном фундаменте.

Верхняя зона – оголовок. Он также имеет вид площадки, в которой при изготовлении создают технологическую перфорацию. Такие отверстия используют для установки несущих деталей кровли (в типовых зданиях с крышами). В участках соединений стержня с оголовком и базой обязательно предусматриваются усиления рёбрами жёсткости. Оголовки различаются по конфигурации. У крайних опор они квадратные, а у расположенных по центру – прямоугольные.

В конструкции металлических опор также предусматриваются закладные элементы. Это консоли – поддерживающие детали, которые предназначены для фиксации крановых балок при возведении, а также для монтажа несущих частей будущего покрытия.

Опоры различаются по площади сечения, толщине стенок, длине. Такие параметры зависят от назначения металлоизделий, влияют на максимально допустимые нагрузки.

Опорные конструкции производят из разных заготовок и металлоизделий:

• труб профильного типа или круглых;


• швеллеров;


• двутавровых балок;


• уголков.

Такие элементы металлопроката при изготовлении друг с другом соединяются по технологии сварки или заклёпками.

Сечение бывает постоянным или ступенчатым, переменным. Первое подходит для строительства объектов каркасного типа высотой не более 9 метров без применения обладающих значительной грузоподъёмностью мостовых кранов. Опоры со ступенчатыми сечениями при изготовлении требуют меньше затрат. Они применяются с крановым мостовым грузоподъёмным оборудованием, выдерживающим нагрузки до 50 тонн.

Опоры бывают стандартными одинарными или сложными с ветвями, предполагающими соединение нескольких столбов. Такие конструкции прочнее, выдерживают максимальные нагрузки. Они предназначаются для возведения мостовыми кранами с превышающей 50 т грузоподъёмностью.

То, какой тип опорных конструкций будет использоваться при строительстве, зависит от разных факторов. Это назначение сооружения, его конфигурация, этажность, погодные и климатические условия местности, особенности сейсмической активности, характеристики грунта, вид строительных и облицовочных материалов, а также их масса, способ монтажа.

Какие функции может выполнять металлическая опора

Опорные металлические конструкции выполняют такие функции:

• несут основную нагрузку;


• служат основанием для возведения всей каркасной конструкции (именно на опорах крепятся остальные элементы);


• соединяют друг с другом составляющие каркаса;


• равномерно распределяют по фундаменту вес всех частей возводимого сооружения (а в процессе строительства – ещё и массу оборудования, рабочих);


• формируют конечное внутреннее пространство будущего сооружения;


• являются основанием для обустройства крыши;


• принимают на себя нагрузки, передаваемые от мостовых кранов или иного оборудования;


• характеризуют внешний вид объекта, а в некоторых случаях создают дизайн здания в промышленном стиле (если опоры остаются частично открытыми);


• обеспечивают всему будущему зданию устойчивость к ветровым, сейсмическим, прочим нагрузкам.

Виды опорных металлических конструкций

Опоры из металла делятся на несколько видов по назначению:

• Для освещения. Они востребованы, применяются повсеместно для установки уличного осветительного оборудования (фонарей), а также для прокладки кабелей. Такие металлоконструкции должны выдерживать воздействие влаги и сильных порывов ветра, обладать антикоррозионной защитой. Для достижения этих свойств при изготовлении используют качественные подходящие металлы, современное оборудование, передовые технологии металлообработки.


• Для контактных сетей. Такие металлоконструкции входят в состав технических коммуникационных систем электрифицированных, то есть питающихся от электричества видов транспорта: поездов, трамваев, электричек, электробусов, троллейбусов, фуникулёров. На опорных элементах фиксируются кабели, по которым в электроподвижные составы поступает электроэнергия, идущая с тяговых подстанций.


• Рамные. Их применяют для монтажа дорожных знаков вдоль междугородних трасс и внутригородских дорог. Также на рамных металлоконструкциях устанавливают светофоры, осуществляющие видеорегистрацию камеры, информационные стенды, рекламу и многое другое. 


• Для трубопроводов. Если трубы инженерных коммуникаций (водо- и газопроводов) не подземные, а прокладываемые над поверхностью земли на определённой высоте, то для их монтажа необходимы опорные металлоконструкции, принимающие на себя нагрузки и распределяющие их по основаниям. Контактные поверхности обычно имеют радиальную конфигурацию, что обеспечивает надёжную поддержку трубопроводных линий, исключает их деформирование, а также частично гасит вибрации, нейтрализует их негативные последствия.


• Для зданий. Это составляющие каркасов строительных объектов. Они различаются по размерам, форме и другим характеристикам, определяемым с учётом назначения сооружения, его номинальных нагрузок.


• Для мостов. Это точки опор пролётов мостовых сооружений, которые поддерживают правильное пространственное строение и заданное постоянное положение, а также передают весовую нагрузку на основание. Мостовые опоры делают не только металлическими, но и бетонными, железобетонными, с армированием стержнями из металла.

Основные требования к металлическим опорным конструкциям

Выполняющие функции опор металлоконструкции должны отвечать нескольким требованиям:

• Способность выдерживать номинальные (расчётные) нагрузки: статические (значительные массы) и динамические (например, ударные), продольные и поперечные. Степени таких воздействий обычно вычисляются инженерами на подготовительном этапе с учётом разных факторов.


• Прочность. Она выражается в устойчивости к деформациям – сгибам, изломам, сжатиям, другим изменениям исходного строения.


• Коррозионная стойкость. Металл не должен покрываться ржавчиной даже при длительных воздействиях влажности или прямых контактах с водой. Поэтому к выбору материала подходят ответственно.


• Устойчивость к коррозии контактного типа, которая может возникать в стыковых зонах, в которых взаимодействуют разные металлы. К таким участкам относятся соединения профилей с лотками.


• Огнеупорность. Каркас должен выдерживать воздействия пламени. Огнеупорность препятствует разрушению при возгорании. Также она замедляет распространение пламени.


• Электропроводность. Опора должна проводить ток, чтобы несущие лотки при вероятных ударах молнии были надёжно защищены.

Материалы изготовления

Для производства подходят далеко не все металлы. Материал должен соответствовать всем перечисленным выше требованиям. И такими характеристиками обладает сталь. Стальные опоры электропроводные, огнеупорные, прочные, обладающие антикоррозионной стойкостью. Обычно используются предварительно обрабатываемые металлические листы значительной толщины или другие заготовки из металла.

Для изготовления металлических опор применяют два вида стали:

• Листовую оцинкованную. Получаемые методом проката листы покрываются поверхностным слоем цинка. Оцинковка защищает от ржавчины.


• Низкоуглеродистую листовую без покрытия цинком. Такая технология является более трудоёмкой и затратной, так как оцинковка осуществляется не на заготовительном этапе, а позже. Стоимость выше, зато достигается более эффективная защита от коррозии в участках соединений, стыков, срезов.

Защита металла

Зачастую опоры из металла устанавливаются на открытом воздухе: в промышленных зонах, недалеко от водоёмов или в непосредственной близости от них, в загрязнённых районах. Условия в таких местностях неблагоприятные, поэтому велики риски коррозионных процессов, интенсивность которых зависит от степени агрессивного влияния окружающей среды, химического состава, свойств материала.

Для антикоррозионной стойкой защиты используют следующие технологии:

• Цинкование по методике Сендзимира. Рулонные стальные заготовки пропускаются через ванну, заполняемую цинковым горячим раствором. В итоге обеспечивается двустороннее покрытие, которое по толщине составляет от 10 мкм до 20. Такие показатели соответствуют действующим в РФ государственным стандартам и не нарушают европейские требования DIN EN ISO. Рулоны после обработки раскраиваются, нарезаются на полосы.


• Оцинковка двойным горячим погружением. При таком методе предусматривается две ванны. Первый резервуар заполняется нагретым раствором не имеющего примесей цинка. А содержимое другой ванны – это цинково-алюминиевая смесь (также горячая). Алюминий увеличивает проводимость тока. Толщина покрытия на каждой стороне – от 40 мкм, что зафиксировано евростандартами.


• Цинкование путём погружения в цинковый раствор всех готовых изделий. Покрытие при этом способе получается более плотным, по толщине достигает 70 мкм. Причём обработка затрагивает все участки, в том числе срезы, сварные швы.


• Нанесение порошковой краски. Данная технология несложная, но эффективная. На изделие наносится порошок с пигментами и дополнительными веществами. Далее производится печной обжиг: при высоких температурах краска расплавляется, запекается и создаёт прочное, плотное, однородное по структуре покрытие.

Как проверить качество опорных конструкций

Изделия проверяются на соответствие действующим стандартам, на уровень качества. Сначала составляется техническая документация с указанием важных параметров, по которым анализируются металлоконструкции. Потом проводится обследование.

Важный этап – натурное изучение, при котором специалисты:

• Проверяют, соответствуют ли опоры всем пунктам проектных документов.


• Обнаруживают дефекты, обусловленные несоблюдением СНиП на этапах изготовления, сборки, установки, временного хранения, транспортировки


• Определяют фактические условия эксплуатации.

Для анализа соответствия проектной документации опоры сравниваются с чертежами КМД с деталировкой и КМ – стандартными рабочими. Эксперты изучают геометрию: высоту, толщину стенок, шаги колонн, величину пролётов. Определяются зоны сечений, стыков, рёбер жёсткости. Устанавливаются размеры поперечных сечений, причём измерения осуществляются по длине в нескольких участках. С документами проекта сравниваются опорные и стыковые зоны, влияющие напрямую на несущую способность.

Если документы проектом не предусматриваются, то создаются обмерочные чертежи с такими параметрами:

• Планировка объекта с поперечными и продольными разрезами, обозначениями рядов и осей, указанием геодезических точек.


• Точная схема прогонов, а также связей по нижним, верхним поясам ферм.


• План всех имеющихся сечений.


• Схемы с точными расположениями сформированных между колоннами вертикальных, горизонтальных связей.

Проверяя качество металлических опорных конструкций, должностные уполномоченные лица должны выявлять, тщательно изучать дефекты, понижающие несущую способность. К таким недостаткам относят:

• Смещения, отклонения опорного элемента от предусмотренного проектной документацией, правильного положения.


• Деформации отдельных составляющих объекта или всего сооружения (искривления, вогнутости, сгибы, прогибы).


• Отсутствующий конструкционный элемент, указанный в проекте.


• Изменение размеров либо геометрии профилей, сечений.


• Нахождение элементов там, где они располагаться не должны.


• Повреждения металлов: термические (локальные расплавления) или механические – сколы, царапины, трещины.


• Обнаруженные концентраторы напряжения – области с резкими изменениями контактов или форм.


• Дефекты, выявленные в узлах и стыках: в местах установки заклёпок или болтов, в сварных швах.


• Обнаруженные в узлах сопряжений взаимные смещения.


• Нарушенная целостность антикоррозионных поверхностных покрытий.


• Признаки коррозии.


• Нарушенные поперечные сечения, спровоцировавшие ослабления (это выбоины, вырезы, истирания).


• Некорректные опорные усиления.


• Избыточные, не предусмотренные проектом нагрузки, обусловленные, например, грубыми ремонтными работами, превышением допустимых количеств рабочих, использованием слишком тяжёлого оборудования.


• Деформации, произошедшие вследствие усадки, которая происходила неравномерно или слишком быстро.

Какими способами выявляют дефекты

Дефекты можно обнаруживать несколькими способами:

1. Натяжение между конечными участками опоры проволоки. Так можно найти прогибы, выпуклости, вмятины, искривления. При выявлении дефекта нужно установить точное расстояние от поверхности до проволоки.


2. Измерение линейкой по изделию. Так можно узнать точную величину локального дефекта.


3. Применение уровня, отвеса. Ими измеряют отклонения опоры либо её отдельных составляющих от заданной оси. А точные значения вычисляются линейкой, рулеткой или посредством геодезической съёмки.


4. Просмотр под градуированной лупой или микроскопом. Так изучают трещины на момент ширины их раскрытий.


5. Геодезическая съёмка. Она определяет отклонения конструкций от плановых, проектных положений.

Любые дефекты требуют устранения.

Где заказать опорные металлоконструкции

Так как от качества опорных металлических конструкций зависят прочность, несущая способность и прочие характеристики всего объекта, то производство следует доверить опытным специалистам, знающим тонкости подбора сырья и технологических процессов. При выборе исполнителя нужно уделять внимание квалификации мастеров, оснащению (оборудованию), используемым способам изготовления, опыту работы.

Компания Profbau – предприятие полного цикла производства, которое занимается изготовлением различных изделий из металла, а также их обработкой. Мы добиваемся максимальной точности, полного соответствия конечных размеров и конфигураций деталей проектным параметрам. Работаем по стандартизированным и индивидуальным эскизам, чертежам и техническим заданиям с учётом требований клиентов.

Гарантируем высокое качество благодаря опыту специалистов и современному автоматизированному оборудованию. Формируем выгодные ценовые предложения за счёт экономного расходования материалов и работы на собственных производственных площадях. Обратиться к нам можно по телефону или через форму обратной связи.