Элементы временного крепления в металлоконструкциях: классификация, расчет и применение

При монтаже металлоконструкций особое внимание уделяется их устойчивости и безопасности до завершения сборки и создания постоянных узлов жёсткости. Для этого применяются элементы временного крепления (ЭВК) — конструкции, обеспечивающие устойчивость элементов до окончательного соединения. Их использование минимизирует риски обрушений, повышает точность сборки и ускоряет монтаж.

Рассмотрим подробно виды, функции, требования, расчетные параметры и примеры применения временных креплений при монтаже металлоконструкций.

1. Функции и задачи элементов временного крепления

Основные задачи временных креплений:

  • Обеспечение устойчивости отдельных элементов (стоек, ферм, балок, колонн) до соединения в единую систему.

  • Фиксация проектного положения конструкций во время монтажа.

  • Передача временных нагрузок, таких как ветровые, монтажные и динамические воздействия.

  • Гарантия безопасности рабочих, предотвращение деформаций и обрушений.

Без временного крепления элементы могут опрокидываться, терять устойчивость, смещаться, что создаёт аварийные ситуации и приводит к нарушению технологии монтажа.

2. Классификация элементов временного крепления

В зависимости от конструктивного исполнения и принципа работы временные крепления подразделяются на несколько типов:

2.1. По конструктивному исполнению

  • Раскосы и распорки — временные диагональные связи, работающие на сжатие или растяжение.

  • Стяжки — тросовые или металлические элементы, предотвращающие горизонтальные смещения.

  • Подкосы — наклонные элементы, передающие нагрузки на основание.

  • Опорные конструкции — временные опоры, подставки, фиксирующие узлы соединения.

  • Монтажные связи — элементы, соединяющие конструктивные узлы для повышения жёсткости.

2.2. По характеру работы

  • Жесткие крепления — болтовые, сварные или комбинированные соединения, обеспечивающие неподвижность элементов.

  • Гибкие крепления — канаты, тросы, цепи, допускающие некоторую подвижность, но ограничивающие критические отклонения.

2.3. По материалу исполнения

  • Металлические — из прокатных профилей, уголков, швеллеров, труб.

  • Канатные и цепные — из стальных тросов или цепей с натяжными устройствами.

  • Деревянные — брусья, доски, временные подмости (редко применяются в промышленных металлоконструкциях).

2.4. По сроку использования

  • Кратковременные — демонтируются сразу после завершения узлового соединения.

  • Долговременные — используются на протяжении нескольких этапов монтажа, например, временные связи в высотных конструкциях.

3. Требования к элементам временного крепления

Элементы временного крепления должны соответствовать ряду требований:

  1. Прочность и устойчивость – крепления должны выдерживать проектные нагрузки без разрушения.

  2. Минимизация влияния на постоянные конструкции – временные элементы не должны мешать основному монтажу.

  3. Простота и скорость монтажа/демонтажа – важно, чтобы крепления можно было быстро устанавливать и снимать.

  4. Безопасность – обеспечение надежного крепления при любых монтажных условиях.

  5. Временный характер – элементы должны быть демонтированы после выполнения своей функции без ущерба для основных конструкций.

4. Расчет элементов временного крепления

Расчет временных креплений выполняется с учетом:

  • Собственного веса конструкций.

  • Монтажных нагрузок (усилий от подъемных кранов, рывков, динамических воздействий).

  • Ветровых нагрузок (особенно для высотных конструкций).

  • Нагрузок от вибраций и колебаний.

4.1. Расчет на устойчивость

При расчете временных креплений используется методика устойчивости стержневых элементов с учетом монтажных схем. Применяются формулы для критической нагрузки на изгиб и потери устойчивости:

Ncr = (π² × E × I) / (Leff²)

где:
Ncr — критическая нагрузка,
E — модуль упругости материала,
I — момент инерции профиля,
Leff — расчетная длина элемента.

4.2. Расчет на растяжение и сжатие

Временные связи (стяжки, тросы) рассчитываются по формуле:

F = P / A

где:
F — напряжение в элементе,
P — приложенная нагрузка,
A — площадь поперечного сечения.

4.3. Запас прочности

Коэффициент запаса прочности для временных креплений принимается не менее 1.5 – 2.0 в зависимости от условий эксплуатации.

5. Примеры применения элементов временного крепления

5.1. Временные подкосы при монтаже колонн

Колонны до установки ригелей требуют временной фиксации подкосами. Для этого применяются металлические раскосы или натяжные стропы, закрепленные к фундаменту.

5.2. Связи для ферм при монтаже кровли

При установке ферм кровли временные раскосные связи обеспечивают жесткость до момента монтажа постоянных связей.

5.3. Временные стяжки в каркасах зданий

При возведении многоэтажных зданий используются временные стяжки между колоннами, предотвращающие их смещение от ветровых и монтажных нагрузок.

Элементы временного крепления играют ключевую роль в обеспечении безопасности и точности монтажа металлоконструкций. Их грамотный подбор и расчет позволяют минимизировать риски обрушений и ускорить строительные работы.

Важно учитывать условия монтажа, нагрузки и способы фиксации временных элементов, чтобы обеспечить их эффективность и простоту демонтажа после завершения монтажа основных конструкций.