Монтажные допуски стальных конструкций: что проверяют при приёмке смонтированных колонн, балок и опор

Основные и функциональные допуски: чем они различаются

ДСТУ EN 1090-2:2019 делит геометрические допуски на два типа. Основные допуски связаны с прочностью и устойчивостью: это отклонения, на которые опирается расчёт конструкции. Функциональные относятся к подгонке, внешнему виду и работе узлов. Оба типа обязательны (п. 11.1).

Основные допуски одинаковы для всех. Функциональные имеют два класса: класс 1 мягче, класс 2 жёстче. Если в технических условиях на выполнение класс не назван, действует класс 1 (п. 11.3.2). Класс 2 назначают отдельным элементам или частям конструкции, например там, где к каркасу крепится стеклянный фасад и нужно уменьшить зазоры и объём подгонки.

Не в каждой таблице есть оба типа. Для башен и мачт (табл. В.24) приведены только основные допуски, для балок в зданиях (табл. В.16) только функциональные.

Все числа в стандарте — допустимые отклонения без учёта упругих деформаций от собственного веса компонентов. Если заказчику нужны другие значения, их оформляют как специальные допуски: в технических условиях называют параметр, допустимое значение и элементы, к которым оно относится (п. 11.1).

Класс исполнения и класс допусков: это разные параметры

Стандарт определяет четыре класса исполнения, EXC1–EXC4. Требования растут от EXC1 к EXC3, а EXC4 опирается на EXC3 и добавляет специальные требования проекта. Класс называет проект в технических условиях на выполнение (п. 4.1.2).

Класс допусков 1 или 2 — отдельный пункт тех же технических условий (пп. 4.1.1 и 4.1.4). Числа в таблицах В.15–В.25 зависят от класса допусков, а колонки с EXC там нет. Поэтому EXC3 не делает колонну ровнее: если класс допусков не назван, действует класс 1 и при EXC3.

Класс исполнения влияет на документацию. Результаты геодезической съёмки завершённой конструкции для EXC3 и EXC4 нужно документировать (п. 12.7.3.1). Для EXC2–EXC4 технологию восстановления покрытия, повреждённого при разгрузке, транспортировке или монтаже, оформляют документально (п. 9.6.3), а у исполнителя должна быть документация по обеспечению качества с планом контроля и процедурой обращения с несоответствиями (п. 4.2.1). Подробные записи измерений при приёмке нужны только тогда, когда это указано в технических условиях.

Оба параметра задаёт проект или заказчик, а не изготовитель. Мы изготавливаем конструкции по чертежам заказчика, поэтому класс исполнения и класс допусков должны быть в чертежах КМ или технических условиях до начала изготовления, а не выясняться при приёмке.

От чего измеряют: система координат, контрольные точки, условия

Отклонения смонтированных элементов отсчитывают от их проектных отметок по ISO 4463. Если отметок нет, измеряют от вспомогательной системы координат. Стандарт различает первичную систему (обычно на всю площадку), вторичную (сетка осей конкретного сооружения) и отметки отдельных элементов, например колонн (п. 11.2.3.1).

Разбивку главных осей объекта оформляют документально, и именно она служит исходной для размещения конструкций и оценки отклонений опор. Координаты основания из изысканий считают достоверными, только если они отвечают критериям приёмки ISO 4463-1. Температуру, к которой приводят разбивку и измерения, нужно указать, а в результаты вносят поправку на температуру (пп. 9.4.1 и 12.7.3.1).

Положение колонны и опоры измеряют в определённых точках: для элемента, стоящего в пределах 10° от вертикали, это центр сечения на каждом конце; для элементов в пределах 45° от горизонтали — центр верхней поверхности на каждом конце. Для остальных точки указывают монтажные схемы (п. 12.7.3.3).

Измеряют при действии на конструкцию только собственного веса, если не указано иное. Условия измерения (ветер, нагрев, временные нагрузки) должны быть определены заранее. Каждое отдельное значение обязано укладываться в допуск, а алгебраическая сумма отдельных значений не может превышать допуск на конструкцию в целом (пп. 12.7.3.2 и 12.7.3.4).

До монтажа: фундамент, анкерные болты, опорные части

Сначала проверяют опоры: фундаменты, анкеры, опорные части. Стандарт требует осмотреть и измерить их до начала монтажа, а несоответствия оформить документально и исправить (п. 9.5.1). Монтаж разрешено начинать только тогда, когда положение и высотные отметки опор отвечают критериям п. 11.2 или когда требования соответственно изменены, а результаты геодезической съёмки опор оформлены документально (п. 9.5.2).

Для группы фундаментных болтов основной допуск такой: центр группы не должен отклоняться от заданного положения больше чем на ±6 мм относительно разбивочной сетки координат. Группу регулируемых болтов оценивают от положения наилучшего совпадения с заданным, а не от крайнего болта (п. 11.2.3.2).

Таблица В.23 добавляет допуски на отдельные болты, плиты и уровень фундамента. Они функциональные и одинаковы для обоих классов.

Для болтов, в узле которых регулировка предусмотрена или не предусмотрена, стандарт даёт отдельные строки таблицы. Какая из двух ситуаций в проекте, показывает узел на чертеже.

Отверстия в опорной плите и нивелировочные гайки

Отверстия в опорных плитах назначают с зазором, согласующим допуски фундамента с допусками стальной конструкции. Иногда для этого между гайкой анкера и плитой ставят шайбы большого диаметра (п. 11.2.3.3).

Если положение плиты регулируют нивелировочными гайками под плитой, их можно оставить как постоянные, если в технических условиях не сказано иное. Гайки подбирают так, чтобы конструкция была устойчивой при монтаже и не пострадала резьба болтов (п. 9.5.4). Об узле подробнее — в статьях об анкерных болтах, метрической резьбе анкеров, закладных и исходных данных для фундамента.

Колонны и опоры: наклон, положение, прямолинейность

Для колонн одноэтажных зданий и колонн на высоту одного этажа в каркасе стандарт даёт таблицу В.17, для колонн, сплошных на несколько этажей, — В.18, положение колонн в плане — В.20. Ниже только те строки, которые обычно нужны при приёмке. h — высота колонны между уровнем основания и верхом, L — расстояние между осями.

Строки взяты из таблиц В.15, В.17 и В.20. Для колонн, сплошных на несколько этажей, действует таблица В.18 с другими формулами.

Как это выглядит в миллиметрах

Для колонны высотой 6 м допуск ±h/300 даёт ±20 мм, а ±h/500 — ±12 мм. Между классами разница почти вдвое (20 против 12 мм), и заметна она только там, где к колонне что-то крепят с малым зазором. Наклон измеряют в двух взаимно перпендикулярных направлениях, пока опору ещё можно подрегулировать: после снятия стропов и затяжки гаек исправлять поздно. Об этом же в статье о приёмке многогранных опор.

Ориентиры для подкрановых колонн и баз подробнее — в статье о допусках подкрановых балок и ступенчатых колонн.

Балки: уровни, прямолинейность, строительный подъём

Для балок почти все допуски функциональные: они определяют, сойдутся ли узлы и подгонка, а не прочность. Единственный основной допуск — прямолинейность балки, работающей на изгиб, и сжатого элемента без раскрепления: ±L/750 (табл. В.25).

Таблицы В.15, В.16 и В.25. Основной допуск относится к обоим классам.

Прогибы, подъём и температура

Точность в процессе строительства трактуют с учётом ожидаемых прогибов, строительных подъёмов, подгонки, упругих перемещений и температурного расширения (п. 12.7.3.6). Если предусмотрено значительное перемещение конструкции, влияющее на результаты проверки (например, для напряжённых конструкций), диапазон допустимых значений положения задают отдельно. О болтовых соединениях балок — в статье болтовые соединения стальных конструкций.

Мачты и башни: таблица В.24

Для башен и мачт есть отдельная таблица В.24: все её значения основные, функциональных допусков там нет. Строки описывают решётчатые конструкции с поясами, распорками и связями.

Закрученность не проверяют на башнях с постоянной боковой нагрузкой. Допуски вертикальности — значения по умолчанию: технические условия могут заменить их менее жёсткими, если они отвечают проектным допущениям по вертикальности.

А многогранные опоры?

Таблица В.24 рассчитана на решётчатые башни и мачты. Для опор-труб, в том числе многогранных, вертикальность и положение в плане задаёт проект; так же сказано в статье о приёмке многогранных опор. Порядок подъёма и закрепления описан в статье о сборке и монтаже опор, а порталы ВРП — в статье о монтаже портала.

Стыки с полным опиранием и регулировочные прокладки

Если проект указывает поверхность с полным опиранием, после совмещения смонтированных элементов поверхности должны сойтись так (основной допуск, классы 1 и 2): местный угловой сдвиг не более 1/500, а зазор 0,5 мм не менее чем на двух третях площади и до 1,0 мм максимум локально (табл. В.19, п. 11.2.3.5).

В болтовом стыке внахлёстку, где после начальной затяжки зазор превышает заданные пределы, его уменьшают регулировочными прокладками, если в технических условиях это не запрещено. Прокладки делают из мягкой листовой стали по EN 10025-2 толщиной до 3 мм; в любом месте стыка их не более трёх. При необходимости прокладки фиксируют угловым швом или стыковым с неполным проплавлением по торцам, чтобы не выпали (рис. 5 стандарта).

Прокладки имеют такую же долговечность, как конструкция; при наличии покрытия их защищают так же (п. 9.6.5.3). Постоянные соединения не выполняют, пока на достаточной части конструкции не проверены выравнивание, горизонтальность и вертикальность, а временные соединения не удерживают элементы.

Геодезическая проверка: как и чем

Геодезическую съёмку ведут от разбивочной системы координат объекта: до монтажа — опор, после него — завершённой конструкции. Места и периодичность измерений вносят в план контроля (п. 12.7.3.4). Проверки критичных размеров, к которым поставлены специальные допуски, добавляют в план контроля и испытаний отдельно.

Методы и оборудование выбирают из перечней ISO 7976-1 и ISO 7976-2, а точность оценивают по соответствующей части ISO 17123. Допустимы и методы лазерного сканирования. Главное, чтобы выбранный метод давал точность, нужную для критериев приёмки (п. 12.7.3.1).

Что вносят в исполнительную схему

Стандарт не даёт формы исполнительной схемы, а требует документировать результаты. Состав полей уточняют проект и план контроля; обычно в схему вносят:

• оси и отметки разбивочной системы, от которых измеряли, и температуру, к которой приведена разбивка;
• для каждого анкерного болта измеренное и проектное положение в плане, выступ и наклон, для группы — смещение центра;
• уровни опорных плит и способ регулировки: нивелировочные гайки, прокладки, толщина подливки;
• наклон каждой колонны или опоры в двух направлениях, дату, время и условия измерения;
• уровни и положение балок и узлов, подъём ферм, если проект их требует;
• метод и прибор, которым измеряли;
• отклонения, вышедшие за допуск, и что с ними сделали: исправление, пересчёт или решение проектировщика;
• перечень неисправленных несоответствий, если конструкцию принимают с ними.

В справочном перечне к плану обеспечения качества (приложение С) к записям о выполнении отнесены результаты геодезической съёмки перед монтажом, результаты съёмки геометрии конструкции с записями о действиях по несоответствиям и заверенные акты о завершении монтажа и сдаче-приёмке. Записи хранят не менее пяти лет или дольше, если этого требует проект.

Если отклонение больше допуска

Основной допуск, измеренный за пределом допустимого, считают несоответствием. Иногда отклонение можно принять, если оно учтено при повторном расчёте конструкции; если нет, несоответствие нужно исправить (п. 11.2.1).

Общий порядок такой (п. 12.3). Сначала исправляют методами, которые допускает стандарт, и проверяют снова. Если исправить не удалось, оценивают, приемлемо ли несоответствие с учётом функции компонента. Дальше, по процедуре несоответствий, в конструкцию можно внести изменения. Во всех остальных случаях компонент не используют.

Несовпадение отверстий в болтовых стыках на объекте исправляют преимущественно рассверливанием или фрезерованием; другие методы резки допустимы только с отдельной проверкой (п. 9.6.5.3). Если недостаточную подгонку не устранить прокладками, отдельные элементы можно заменить, при этом нужно учесть чрезмерные усилия в решётчатых компонентах. Если конструкцию передают с неисправленными несоответствиями, их вносят в перечень (п. 12.7.3.7).

Что зависит от изготовителя и что указать в чертежах

Монтажный допуск складывается из допусков изготовления, разбивки и монтажа, и изготовление стоит в этом балансе первым: для положения соединений определяющее значение имеют допуски на изготовление (п. 12.7.3.2). То, что проверяют в цехе, потом видно на объекте: длины, положение и диаметры отверстий, перпендикулярность фланцев оси, прямолинейность. Порядок цехового контроля разобран в статье о контроле качества металлоконструкций.

Контрольную сборку узлов в цехе мы делаем; стандарт называет её целью убедиться, что компоненты подходят друг к другу (пп. 9.6.4 и 6.10). Монтажная маркировка и знак ориентации там, где форма её не подсказывает, нужны по п. 9.6.2; для элементов массой более 5 т в чертежах указывают массу (п. 9.6.1). Эти позиции мы предусматриваем в КМД.

В технических условиях и чертежах до изготовления стоит указать:

• класс исполнения;
• класс допусков 1 или 2 для всей конструкции или для отдельных частей;
• специальные допуски, если они нужны: параметр, значение и элементы, к которым относятся;
• систему координат, отметки опор и температуру, к которой приводят измерения;
• объём и места измерений, нужно ли подробное документирование;
• допустимы ли регулировочные прокладки в стыках с полным опиранием.

Чертежи КМ и КМД разрабатываем мы или присылает заказчик: проектирование КМ и КМД, изготовление металлоконструкций. Монтаж выполняет лицензированная строительная компания-партнёр по проекту производства работ. Если конструкция уже стоит и есть сомнения в её положении или состоянии, поможет техническое обследование.

Типичные ошибки при приёмке

• измеряют анкеры уже после установки колонны: фундамент и болты проверяют до вызова техники, а подгонять фланец или плиту на месте значит переложить ошибку на конструкцию;
• отклонение анкера отсчитывают от проектного положения только группы, а не от разбивочной сетки: группа выглядит «идеальной» сама относительно себя, но смещена относительно осей;
• не называют класс допусков: по умолчанию действует класс 1, а заказчик ожидал точности класса 2;
• путают класс исполнения с классом допусков: EXC не делает допуски жёстче, он меняет требования к документации и контролю;
• измеряют вертикальность при ветре или на солнце: нагретый с одной стороны ствол смещается, поэтому стандарт требует указать условия, а вертикальность мачты измеряют в безветренную погоду;
• держат колонну только на анкерах без оттяжек: стандарт запрещает закреплять колонны от опрокидывания только фундаментными болтами, если такой режим работы не проверен (п. 9.6.5.1);
• увеличивают зазор в стыке прокладками сверх разрешённого: не более трёх прокладок толщиной до 3 мм;
• пишут в схеме «в допуске» без цифр: в случае спора нужны измеренные значения, а не подпись.

Нормативы и действительность

Монтажные допуски, порядок геодезической проверки и требования к опорам изложены в ДСТУ EN 1090-2:2019 «Выполнение стальных и алюминиевых конструкций. Часть 2. Технические требования к стальным конструкциям» (EN 1090-2:2018, IDT). Стандарт принят приказом ГП «УкрНИУЦ» от 10.05.2019 № 117, действует с 01.07.2020 и заменил ДСТУ Б EN 1090-2:2014.

ISO 4463, ISO 7976-1, ISO 7976-2 и ISO 17123 — международные стандарты, на которые ДСТУ EN 1090-2 ссылается по разбивке и измерениям; действуют ли их национальные версии, проверяют перед ссылкой в проектной документации. Числа в этой статье приведены для ориентировки: на объекте действуют класс исполнения, класс допусков и специальные допуски, указанные в проекте, и действующий текст стандарта.