Фундаментные балки в Оренбурге

Фундаментные балки (рандбалки) для каркасных промышленных зданий

Фундаментные балки (или «рандбалки») − железобетонные армированные изделия таврового, трапециевидного или прямоугольного сечения, изготовленные методом виброформования из тяжёлого бетона и предназначенные для опирания самонесущих стен каркасных промышленных, сельскохозяйственных, складских и общественных зданий с шагом колонн 6 и 12 м. Балка опирается своими торцами на фундаменты под колонны (столбчатые монолитные или сборные ростверки) и воспринимает нагрузку от стенового заполнения каркаса между колоннами — кирпича, керамзитобетонных блоков, газобетона, сэндвич-панелей, ЛСТК с кирпичным заполнением. Изготавливаются по ГОСТ 28737-90 «Балки фундаментные железобетонные для стен производственных и вспомогательных зданий промышленных предприятий. Технические условия» и применяются по типовым сериям 1.415-1 «Фундаментные балки для стен производственных зданий промышленных предприятий с сеткой колонн 6×6, 6×9, 6×12 м» и 1.815-1 «Фундаментные балки для стен сельскохозяйственных и общественных зданий». Применение фундаментных балок регламентировано СП 70.13330.2012 «Несущие и ограждающие конструкции» и СП 56.13330.2011 «Производственные здания». Каждая партия балок сопровождается паспортом качества с указанием класса бетона, фактических результатов испытаний контрольных образцов, отметкой ОТК завода и сертификатом соответствия.

Фундаментные балки решают четыре ключевые задачи каркасного строительства: передают нагрузку от стенового заполнения на фундаменты колонн, минуя межколонное пространство (которое в каркасных зданиях не имеет сплошного фундамента, а только локальные столбчатые фундаменты под колоннами); работают как однопролётная балка с расчётным пролётом 6 или 12 м, воспринимая равномерно распределённую нагрузку от стены высотой до отметки оконных проёмов; обеспечивают опору для горизонтальной отсечной гидроизоляции — на верхней грани балки укладывается рулонная гидроизоляция, защищающая стены здания от капиллярного подсоса грунтовой влаги; формируют цокольную часть здания — видимая на поверхности земли часть балки выполняет роль цоколя с возможностью отделки штукатуркой, плиткой, металлическим сайдингом или плитами облицовки. Без фундаментных балок устройство наружных стен каркасного промышленного здания потребовало бы устройства сплошной ленты под стену — то есть фактически дублирования каркасного фундамента ленточным, что нерационально по материалоёмкости и срокам.

Номенклатура фундаментных балок по ГОСТ 28737-90 и сериям 1.415-1 / 1.815-1 — шесть основных типов сечений (1БФ — 6БФ) и две группы по шагу колонн (6 и 12 м): 1БФ — балки таврового сечения для шага колонн 6 м с нижней полкой шириной 200 мм и стенкой высотой 300 мм; типовая длина 5950 мм; для лёгких стен из кирпича с самонесущей высотой до 6 м. 2БФ — таврового сечения для шага 6 м с увеличенной нижней полкой 300 мм; длина 5950 мм; для средних стен (кирпич + проёмы). 3БФ — таврового сечения для шага 6 м с нижней полкой 400 мм; длина 5950 мм; для тяжёлых стен (полнотелый кирпич, керамоблок). 4БФ, 5БФ, 6БФ — трапециевидного и таврового сечения для шага колонн 12 м; длина 11 950 мм; высота балки 450–600 мм; ширина нижней полки до 520 мм; для тяжёлых самонесущих стен в зданиях с большим шагом каркаса. Альтернативная маркировка по серии 1.815-1 (для сельскохозяйственных и общественных зданий): ФБ-6, ФБ-9, ФБ-12 — обозначение по длине балки в метрах (5,95 / 8,95 / 11,95 м соответственно). Сечения балок: тавровое (типовое для шага 6 м), трапециевидное (для шага 12 м с увеличенной нижней полкой), реже прямоугольное (для специальных задач). Высота балок 300–600 мм; ширина нижней полки (стрелы) 200–520 мм; толщина стенки 150–200 мм. Масса балок от 1100 кг (1БФ длиной 5,95 м) до 4600 кг (6БФ длиной 11,95 м с максимальным сечением). Бетон тяжёлый класса по прочности на сжатие B22,5–B30; средняя плотность 2450 кг/м³; морозостойкость F75–F100 для эксплуатации в условиях сезонного промерзания; водонепроницаемость W4 (повышенная по сравнению с плитами ФЛ — из-за работы балки в условиях контакта с грунтом и периодического увлажнения цокольной части). Балки армированы предварительно напряжённой или ненапряжённой арматурой класса A-IV (А600), Aт-V (А800), А-III (А400) — в зависимости от расчётной нагрузки и пролёта; для пролёта 6 м обычно ненапряжённая арматура А-III, для пролёта 12 м — предварительно напряжённая Aт-V с прядями К-7 диаметром 9–15 мм. Расчётный изгибающий момент — от 80 до 280 кН·м в зависимости от типа балки. На промышленных корпусах в промзонах Печатники, Капотня, Бирюлёво, Котляково, на складах класса А в логопарках Внуково и Шереметьево, при возведении животноводческих и тепличных комплексов в Подмосковье фундаментные балки применяются массово в составе каркасных систем серии 1.020 и 1.420.

Сопутствующие изделия из группы фундаментных конструкций — блоки ФБС (для устройства подбалочных стенок и цоколя там, где балка опирается через ростверк), плиты ленточных фундаментов ФЛ (под столбчатые фундаменты колонн в составе ленточно-связных систем), колонны прямоугольного сечения, ригели и стропильные балки серии 1.020 — доступны со склада в Оренбурге для полной комплектации каркасных зданий.

Производство и конструкция

Фундаментные балки изготавливаются методом виброформования (для ненапряжённых балок 1БФ, 2БФ, 3БФ длиной 5,95 м) или методом стендового напряжённого бетонирования (для длинных балок 4БФ, 5БФ, 6БФ длиной 11,95 м с предварительно напряжённой арматурой) из тяжёлого бетона класса B22,5–B30 по прочности на сжатие. Бетонная смесь готовится на портландцементе ПЦ500-Д0 без активных минеральных добавок (расход цемента 350–420 кг/м³ в зависимости от класса бетона и метода уплотнения), кварцевом песке II класса с модулем крупности 2,5–3,0, щебне гранитном фракции 5–20 мм марки М1000–М1200 и водоцементном отношении В/Ц = 0,42–0,48 (более низкое для напряжённых балок и для эксплуатации в зоне сезонного промерзания). Для обеспечения требуемой морозостойкости F100 и водонепроницаемости W4 в смесь вводятся пластифицирующие добавки (С-3, Реламикс, Полипласт СП-1) и воздухововлекающие добавки (СНВ, СДО) с расчётным воздухововлечением 3–5% по объёму. Армирование ненапряжённых балок 1БФ–3БФ: нижний пояс — рабочая арматура класса A-III (А400) Ø 14–20 мм в количестве 3–5 стержней (расчёт по моменту от нагрузки стены и собственного веса балки); верхний пояс — конструктивная арматура А-III Ø 10–12 мм 2–3 стержня; поперечные хомуты — А-I (А240) Ø 6–8 мм с переменным шагом от 100–150 мм в опорных зонах до 200–300 мм в центральной части пролёта (по эпюре поперечных сил). Армирование напряжённых балок 4БФ–6БФ: нижний пояс — высокопрочные стальные канаты К-7 диаметром 9–15 мм или арматура Aт-V (А800) Ø 14–18 мм с предварительным натяжением в количестве 4–8 нитей/стержней; натяжение выполняется на упоры стенда домкратами одиночного действия с контролем усилия в каждой нити (типовое усилие 60–80% от временного сопротивления стали); после отверждения бетона анкера обрезаются и напряжение передаётся на бетон через сцепление; верхний пояс и поперечные хомуты — А-III и А-I аналогично ненапряжённым балкам. Защитный слой бетона в фундаментных балках: нижний 30 мм (с учётом контакта балки с грунтом цокольной части), верхний и боковые — 25 мм; для балок в зоне с агрессивной средой (сельскохозяйственные здания с аммиачным микроклиматом, склады удобрений) защитный слой увеличен до 40 мм по требованиям СП 28.13330.2017 «Защита строительных конструкций от коррозии». Закладные стальные детали: на верхней грани балки в зонах опирания заложены закладные пластины для приварки к колонне (если опирание через сварной шов) или анкерные болты Ø 16–20 мм для болтового крепления к ростверку; в торцах балки — закладные пластины для соединения с фундаментом колонны через сварку или болтовое соединение. Монтажные петли (две на балку) выполнены из круглой горячекатаной арматуры Ст3пс/Ст3сп Ø 14–18 мм; для длинных балок 4БФ–6БФ — четыре петли (по две у каждого торца) для строповки траверсой с равномерным распределением нагрузки и предотвращения прогиба балки от собственного веса при подъёме. После формования изделия проходят термовлажностную обработку в пропарочных камерах при температуре 80–90 °C по графику 2 часа подъёма + 8–10 часов изотермической выдержки + 3 часа остывания; через 24–48 часов балка достигает 75% проектной прочности, через 28 суток — полной марочной прочности (B30 — 22 МПа на сжатие). Геометрические размеры по ГОСТ 28737-90: длина 5950–11950 мм с допуском ±15 мм; высота балки 300–600 мм с допуском ±5 мм; ширина нижней полки 200–520 мм с допуском ±5 мм; отклонение от прямолинейности продольной оси балки не более 1/600 длины (для балки 12 м — не более 20 мм); отклонение от плоскостности верхней грани (под опирание стены) — не более 3 мм на длине 1 м. Каждая партия балок сопровождается паспортом качества с указанием класса бетона, фактической прочности по испытаниям контрольных образцов, прочности при отпуске напряжений (для напряжённых балок — не менее 80% проектной), морозостойкости, водонепроницаемости, протоколом ОТК и сертификатом соответствия. На боковой грани наносится маркировка: типоразмер по ГОСТ (например, 3БФ-60), штамп завода, дата выпуска и номер партии.

Монтаж

Монтаж фундаментных балок — ответственный этап работ нулевого цикла каркасного промышленного или общественного здания, выполняемый после установки колонн каркаса в стаканы столбчатых фундаментов и достижения бетоном замоноличивания стаканов 70% проектной прочности (обычно через 5–7 суток в летнее время или 10–14 суток зимой при +5 °C с противоморозными добавками). К моменту установки балок должны быть выполнены: монтаж сборных колонн каркаса с заделкой в стаканы и геодезической проверкой вертикальности (отклонение не более 1/1000 высоты колонны); устройство монолитных или сборных ростверков, на которые опирается балка (если балка опирается не на стакан фундамента непосредственно, а на дополнительный ростверк по верху подколонника); устройство подбетонки или растворной постели на верхней грани ростверка/подколонника в местах опирания балки с проверкой горизонтальности уровнем (отклонение не более 2 мм); подготовка закладных деталей колонны и балки к сварному или болтовому соединению с очисткой от ржавчины и подкраской электродом. Подъём балки осуществляется автокраном грузоподъёмностью 16–40 тонн (для длинных балок 4БФ–6БФ массой 3–5 т — кран 25–50 т с расчётом радиуса разгрузки; для коротких 1БФ–3БФ — кран 16–25 т) с применением траверсы или двухветвевого стропа 2СК 3,2–6,3 тс через монтажные петли. Для балок длиной 12 м обязательно применение траверсы с двумя точками строповки для предотвращения прогиба от собственного веса; стропы крепятся за крайние пары монтажных петель балки. Установка балки на ростверки: балка центрируется по разбивочным осям колонн с допуском ±10 мм по плану и ±5 мм по высоте; опирается на ростверки или подколонники с минимальной зоной опирания 150–200 мм на каждом торце; контролируется горизонтальность по верхней грани балки уровнем (под опирание стены — ровное горизонтальное основание без перекосов). Узел опирания и закрепления: после геодезической проверки положения балки выполняется сварное соединение закладных деталей балки и колонны (или ростверка) ручной электродуговой сваркой электродами Э42А или Э46А с двусторонним угловым швом катетом 6–8 мм по периметру закладной пластины; альтернативное соединение — болтовое анкерами Ø 16–20 мм с моментом затяжки 200–400 Н·м (применяется реже из-за необходимости точного совпадения отверстий, которое в полевых условиях трудно обеспечить). После сварки выполняется антикоррозионная защита швов и оголённых закладных деталей — грунтовка ГФ-021 с последующей двухслойной окраской битумным лаком БТ-577 или эпоксидной эмалью ЭП-140. Замоноличивание зазоров между торцом балки и подколонником/ростверком (если есть зазор по проекту) — цементно-песчаным раствором М200 на мелком заполнителе или мелкозернистым бетоном B22,5 с уплотнением металлическим прутком; зазор формируется так, чтобы обеспечить надёжную передачу нагрузки от балки на фундамент колонны без концентрации напряжений в торце. Гидроизоляция верхней грани балки — обязательный этап перед укладкой стены: два слоя рубероида РКП-350 на битумной мастике либо один слой битумно-полимерной мембраны (Технониколь Унифлекс ЭКП) на огрунтованной поверхности; функция — отсечь капиллярный подсос грунтовой влаги в стену здания. Боковая гидроизоляция цокольной части балки (от уровня грунта до верха балки): обмазочная битумная мастика в 2 слоя или цементно-полимерные обмазки (Penetron, Ceresit CR 65) толщиной 2–3 мм; функция — защита бетона цоколя от увлажнения и циклов замораживания-оттаивания. Засыпка пазух между балкой и грунтом основания (от подошвы балки до уровня грунта) выполняется послойно непучинистым грунтом или ПГС с уплотнением слоями 200–300 мм до коэффициента 0,95. Контроль качества: акт на скрытые работы по монтажу каждой балки с указанием отметок опирания, размеров швов, качества сварных соединений и гидроизоляции; контроль авторским надзором; геодезическая исполнительная съёмка положения всех балок после монтажа с допуском по плану ±10 мм и по высоте ±5 мм. Все работы выполняются по СНиП 3.03.01-87 «Несущие и ограждающие конструкции» и СП 70.13330.2012 «Несущие и ограждающие конструкции».

Маркировка

Маркировка фундаментных балок выполняется по двум основным системам — ГОСТ 28737-90 / серия 1.415-1 (для промышленных зданий) и серия 1.815-1 (для сельскохозяйственных и общественных зданий). Структура обозначения по ГОСТ 28737-90: «NБФ-XX», где N — цифровой индекс типа сечения (1, 2, 3, 4, 5, 6 — соответствует группе нагрузки и геометрии), БФ — «Балка Фундаментная», XX — шифр типоразмера по длине и пролёту. Структура обозначения по серии 1.815-1: «ФБ-Д», где Д — округлённая длина балки в метрах. Расшифровка типовых обозначений и сводная номенклатура:

• «1БФ» (1БФ-48, 1БФ-60, 1БФ-66) — балки таврового сечения для шага колонн 6 м с нижней полкой 200 мм и стенкой высотой 300 мм; длина 4880 / 5950 / 6580 мм. Масса 1100–1500 кг. Применение: лёгкие самонесущие стены из эффективного кирпича, газобетона D500–D600, кирпич-перегородка в каркасных промышленных и сельскохозяйственных зданиях с малым шагом колонн.
• «2БФ» (2БФ-48, 2БФ-60, 2БФ-66) — балки таврового сечения для шага 6 м с увеличенной нижней полкой 300 мм и высотой 400 мм; длина 4880–6580 мм. Масса 1500–2100 кг. Применение: стены средней плотности (полуторный кирпич, керамоблок, бетонные стеновые блоки) в производственных корпусах среднего класса нагрузки.
• «3БФ» (3БФ-48, 3БФ-60, 3БФ-66) — балки таврового сечения для шага 6 м с нижней полкой 400 мм и высотой 450 мм; длина 4880–6580 мм. Масса 2000–2700 кг. Применение: тяжёлые стены из полнотелого кирпича, керамоблока с утеплителем, газобетона D600–D700 в производственных корпусах с высокими стенами до 9 м.
• «4БФ» (4БФ-96, 4БФ-114) — балки трапециевидного сечения для шага колонн 12 м с нижней полкой 300 мм и высотой 500 мм; длина 9430 / 11430 мм. Масса 3000–3800 кг. Применение: лёгкие стены в зданиях с большим шагом каркаса — складские комплексы класса А, тепличные комплексы, ангары лёгкого типа.
• «5БФ» (5БФ-96, 5БФ-114) — балки трапециевидного сечения для шага 12 м с нижней полкой 400 мм и высотой 550 мм; длина 9430 / 11430 мм. Масса 3400–4200 кг. Применение: средние стены в зданиях с большим шагом — производственные корпуса машиностроения, металлообрабатывающие цеха, овоще- и зернохранилища.
• «6БФ» (6БФ-96, 6БФ-114, 6БФ-120) — балки трапециевидного сечения для шага 12 м с нижней полкой 520 мм и высотой 600 мм; длина 9430–11950 мм. Масса 3800–4600 кг. Применение: тяжёлые стены (полнотелый кирпич, железобетонные стеновые панели) в зданиях с большим шагом колонн и высокими стенами; основное решение для крупных промышленных корпусов и складов высотой 12–15 м.
• «ФБ-6 / ФБ-9 / ФБ-12» по серии 1.815-1 — фундаментные балки сельскохозяйственных и общественных зданий длиной 5,95 / 8,95 / 11,95 м, прямоугольного или таврового сечения. Применение: коровники, свинарники, птицефабрики, тепличные комплексы Подмосковья, общественные одноэтажные здания (павильоны, торговые ангары) с лёгким стеновым заполнением.

Транспортировка и хранение

Транспортируют фундаментные балки автомобильным транспортом — тягачами с полуприцепами-длинномерами грузоподъёмностью 20–30 тонн (для коротких балок 1БФ–3БФ длиной 5,95 м), низкорамными платформами и трейлерами грузоподъёмностью 30–40 тонн для длинных балок 4БФ–6БФ длиной 11,95 м (платформа должна обеспечивать укладку балки без свесов; габаритная длина с балкой 11,95 м обычно не превышает допустимых 22 м без сверхгабарита), реже железнодорожным транспортом в полувагонах при отгрузке крупных партий на удалённые объекты. Габариты балок (длина 5,95–11,95 м, высота 300–600 мм, ширина нижней полки 200–520 мм) и значительная масса (от 1,1 до 4,6 т на балку) обуславливают строгие требования к выбору транспорта: длинномерный полуприцеп с двумя гусями и дополнительной точкой опоры между ними; длина грузовой платформы не менее 12 м для балок 4БФ–6БФ; крепление балок цепями с винтовыми талрепами и стяжными ремнями шириной 100 мм с двойной обвязкой. На стандартной длинномерной платформе 12 м помещается 2 балки 6БФ-114 (по 4 т каждая, всего 8 т — в пределах грузоподъёмности 20-тонного тягача с запасом), либо 3–4 балки 4БФ-114 (по 3,5 т), либо 4–5 балок 3БФ-60 длиной 5,95 м (по 2,2 т каждая). Балки укладывают на платформу транспорта в положении «как при эксплуатации» (длинной стороной вдоль кузова, нижней полкой/стрелой вниз, верхней узкой гранью вверх) на деревянные подкладки толщиной 100–150 мм, расположенные на расстоянии 1/5 длины балки от её торцов и в средней части — всего три точки опоры для длинных балок 12 м, две точки для коротких 6 м (точка опоры в средней части для 12-метровых балок — обязательна, иначе при перевозке возникнут изгибающие напряжения, превышающие расчётные, с риском трещинообразования в нижнем поясе). Запрет на укладку балок в два яруса — из-за высокой удельной нагрузки на узкую верхнюю грань (которая в нижнем ярусе будет точкой передачи нагрузки от верхней балки) и риска опрокидывания при движении. Балки в кузове крепят к платформе цепями 10–13 мм с винтовыми талрепами через раму платформы и непосредственно за монтажные петли крайних балок; дополнительно — стяжными ремнями шириной 100 мм с усилием натяжения 3000–4000 кгс. На перевозку длинных балок 4БФ–6БФ по дорогам общего пользования может потребоваться разрешение на провоз груза с превышением длины (если общая длина автопоезда с балкой превышает 20 м — согласование с ГИБДД и Росавтодор по маршруту) и сопровождение машиной прикрытия. При железнодорожной отгрузке в полувагон выполняется крепление по схеме согласования с ОАО «РЖД» (ТУ № ЦМ-943); балки длиной 11,95 м укладывают в полувагон диагонально или применяют сцепной полувагон. На приобъектном складе строительства балки складируют в штабель высотой не более двух ярусов для коротких 1БФ–3БФ и только в один ярус для длинных 4БФ–6БФ на ровном уплотнённом основании или на железобетонных лежнях из ФБС с обязательной горизонтальной выкладкой нижнего ряда. Между ярусами укладывают деревянные подкладки сечением 150×150 мм на расстоянии 1/5 длины балки от торцов, строго в одной вертикальной плоскости в смежных ярусах. Размещение балок в штабеле — «один к одному» торцами в одном направлении и группами по типу (1БФ отдельно от 3БФ, 4БФ отдельно от 6БФ) для удобства приёмки и оперативного подбора при отгрузке на участок монтажа. Маркировочная грань балки обращена наружу штабеля. Срок хранения балок на открытой площадке без потери эксплуатационных свойств — до 12 месяцев; при превышении сроков обязательно повторное освидетельствование с проведением неразрушающего контроля прочности бетона (ИПС-МГ4, ОНИКС-2.5) и осмотром поверхностей на трещинообразование, сколы рёбер опирания и угловых зон, отслоение защитного слоя бетона над нижней рабочей арматурой и коррозионные повреждения закладных деталей и монтажных петель.