Раздвижные ворота своими руками

Чтобы изготовить и установить раздвижные ворота своими руками изначально необходимо определиться со схемой фермы полотна, рассчитать допустимые сечения профилей, массу рабочей части полотна и расстояние между опорами, что позволит корректно подобрать комплектующие для воротной системы.

Раздвижные ворота своими руками: выбор и обоснование схемы фермы полотна.

Используемая при проектировании раздвижных ворот своими руками схема фермы полотна должна быть геометрически стабильной под статическими и динамическими нагрузками, но наряду с этим – минимально возможно материалоемкой, что позволит подобрать опорные ролики с меньшей предельной нагрузкой и/или уменьшить длину расстояния между опорными роликами, а значит и длину технологической части и полотна ворот в целом.

Для примера рассчитаем раздвижные ворота своими руками с длиной перекрываемого проема (между столбами) 4 м.

При планировании раздвижных ворот своими руками для перекрываемого проема в 4 метра (от внутреннего края опорного столба до внутреннего края приемного столба) принимаем схему фермы полотна ворот, показанную на рисунке ниже, где: толстыми линиями обозначен каркас рамы и раскосы технологической части полотна ворот (профиль одного сечения); тонкими черными сплошными линиями – восходящие раскосы рабочей части полотна, работающие на растяжение, и вертикальные стойки, работающие на сжатие; синими пунктирными линиями – периметр опорной обвязки для крепления профнастила.

Раздвижные ворота своими руками: схема фермы полотна раздвижных ворот, где: 
А – длина рабочей части полотна ворот; c,d – технологические припуски для интеграции ловителей и роликовой направляющей; I – расстояние между роликовыми опорами; Н – высота полотна ворот; 1 и 2 – опорный и приемный столбы соответственно; 3 – роликовая направляющая на опорном столбе; 4 и 5 – верхний и нижний ловители полотна ворот на приемном столбе; 6 – роликовые опоры.

Важно: Предлагаемая конструкция полотна геометрически неизменяемая и статически определимая, поскольку здесь число элементов N = 23, число узлов связей n = 13, т.е. условие N = 2n – 3 выполняется: 2·13 – 3 = 26 – 3 = 23 .

Сечение профиля опорной обвязки по ширине аналогично сечению профиля раскосов и вертикальных стоек рабочей части полотна, высота профиля опорной обвязки должна быть больше расстояния от края профилированного листа до центра первой полки, в которую будет установлен крепежный элемент.

Раздвижные ворота своимируками: крепление обшивочного профилированного листа, где: 
1 – профиль каркаса рамы полотна ворот, 2 – профиль опорной обвязки по периметру, 3 – профилированный лист.

Технологические припуски c и d при проектировании раздвижных ворот своими руками определяются монтажными размерами ловителей и роликовой направляющей:

• расстояние с можно принять согласно рисункам ниже.

Видно, что лимитирующей минимальный размер технологического припуска полотна ворот является глубина верхнего ловителя и потому с ≥ 120 мм;

• расстояние d можно принять согласно рисункам ниже.

Важно: Размеры обшивочного профилированного листа по факту определяют расположение вертикальных стоек и длину рабочей части полотна, которой можно варьировать в определенных пределах за счет увеличения общей длины технологических припусков.

Так, если при изготовлении раздвижных ворот своими руками для обшивки будет использоваться профилированный лист С-21-1000-0,7 с высотой полки 21 мм и толщиной полки 0,7 мм, в котором расстояние между центрами крайних полок В1 = 1000 мм, расстояние между центрами близлежащих полок S = 100 мм, общая ширина В = 1051 мм (см. рис. ниже), то расстояние:

• от наружной поверхности вертикального профиля каркаса рамы рабочей части полотна до оси первой вертикальной стойки должно быть Б = b + Z + В1 мм, где b–ширина профиля каркаса рамы полотна (30-40 мм), Z = (В – В1)/2 = (1051-1000)/2 = 25 мм – расстояние от края профилированного листа до центра первой полки, в которую будет установлен крепежный элемент (см. рисунки выше), В1 = 1000 мм – расстояние между центрами крайних полок профилированного листа. Б = 30 + 25 + 1000 = 1055 мм;
• между осями вертикальных стоек В = В1 = 1000 мм;
• между осью последней вертикальной стоки рабочей части полотна и внутренней поверхностью вертикального профиля каркаса рамы (границы между рабочей и технологической частями полотна) Д = В1 + Z = 1000 + 25 = 1025 мм или меньше/больше, но кратной S = 100 мм – 900, 1000, 1100, 1200, 1300 мм.

Для обеспечения минимальных припусков длина рабочей части полотна ворот (между наружными поверхностями вертикальных профилей каркаса рамы) должна быть А ≥ 4000 + 120 + 220 = 4340 мм

Тогда общая длина рабочей части полотна ворот (между наружными поверхностями вертикальных профилей каркаса рамы) А = Б + 2В + Д + b (ширина профиля) или должна быть А = 1055 + 2000 + 1300 + 30 = 4385 мм, что больше минимально необходимой длины 4340 мм и может компенсироваться за счет увеличения припусков, например, с = 140 мм и d = 245 мм.

Справка: Крепление последней части листа шириной 300 мм может быть выполнено болтами к предыдущему листу и саморезами по раскосу. При необходимости можно предусмотреть дополнительный раскос (на рис. ниже красным цветом), но это не может быть вертикальная стойка или горизонтальная связь, формирующие четырехугольник в ферме полотна, а значит и геометрическую изменяемость конструкции.

Раздвижные ворота своими руками: расчет сечения профилей.

В рассматриваемой схеме при полностью закрытом положении полотна:

• элементы (части профилей между узлами сочленений) верхнего пояса фермы (верхний горизонтальный профиль каркаса) и элементы нижнего пояса технологической части полотна (правый участок нижнего горизонтального профиля от опорного ролика у опорного столба) работают на растяжение;
• элементы нижнего пояса рабочей части полотна (нижний участок нижнего горизонтального профиля до опорного ролика у опорного столба) и вертикальные стойки рабочей части полотна работают на сжатие;
• восходящие раскосы рабочей части полотна и элементы нисходящего раскоса технологической части (диагональный профиль каркаса рамы) работают на сжатие.

Поскольку все элементы фермы полотна (профиля рамы, раскосы, стойки) центрально-сжатые или центрально-растянутые, а также не несут существенных нагрузок, то подбор сечений элементов можно выполнять по предельной гибкости, учитывая, что пояса, опорные раскосы и стойки, передающие опорные реакции при динамических нагрузках (нагрузка будет меняться при открывании/закрывании полотна):

• работающие на растяжение согласно СНиП II-23-81 имеют предельную гибкость 250;
• работающие на сжатие согласно СНиП II-23-81 имеют предельную гибкость 180 – 60α (α ≥ 0.5) или 180 – 30 = 150.

Предельные радиусы инерции I ≤ L/[λ], где L – расчетная длина элемента, [λ] – предельная гибкость.

Важно: Минимальная длина элементов фермы (в одном сечении) определит максимальный радиус инерции и покажет минимально допустимое сечение профиля, подбираемое по таблицам ГОСТ 30245-2003 «Профили стальные гнутые замкнутые сварные квадратные и прямоугольные для строительных конструкций. Технические условия».

Тогда для элементов каркаса рамы полотна:

• радиус инерции наиболее длинного из элементов центрально-сжатой части нижнего пояса рамы I ≤ Д/150 = 130/150 = 0.87 см;
• радиус инерции наиболее длинного из элементов центрально-растянутого верхнего пояса рамы I ≤ Д/250 = 130/250 = 0.52 см;
• радиус инерции элемента центрально-растянутого раскоса технологической части (диагональный профиль каркаса рамы) I ≤ 140/250 = 0.56 см, где длина элемента раскоса ≥ 2.8/2 = 1.4 м;
• радиус инерции центрально-сжатого вертикального профиля каркаса рамы (граница между рабочей и технологической частью полотна) I ≤ 200/150 = 1.33 см.

Т.е. для каркаса полотна может быть выбран практически любой прямоугольный профиль сечением 50х30 мм, 60х30 мм, 70х30 мм и т.д., однако предпочтительным будет профиль с меньшей материалоемкостью и весом, но позволяющий при интеграции в раму раскосов использовать для обшивки лист с высотой профиля 21 мм, устанавливаемый заподлицо с внешней наружной плоскостью рамы.

Для элементов укрепляющей решетки:

• радиус инерции восходящих раскосов рабочей части полотна I ≤ 238/150 = 1.59 см, где длина элемента раскоса равна квадратному корню из (Д2 + Н2) = (1.69 + 4) = 5.69 или 2.38 м;
• радиус инерции вертикальных стоек I ≤ 200/150 = 1.33 см.

Лимитирующими сечение будут раскосы с I ≤ 1.59, но с минимальной шириной полки, привариваемой к профилю рамы для возможности обшивки листом с высотой профиля 21 мм. По ГОСТ 30245-2003 принимает для раскосов профиль квадратного сечения 40х40 мм с массой одного погонного метра 3.3 кг и толщиной стенки 3 мм для качественного выполнения сварочных работ. Тогда для каркаса рамы полотна можно брать прямоугольный профиль сечения 60х30 мм с массой одного погонного метра 3.77 кг и толщиной стенки 3 мм, а для опорной обвязки по периметру прямоугольный профиль 50х40 мм с массой одного погонного метра 2.62 кг и толщиной стенки 2 мм, к большей полки которого будет крепиться профилированный лист.

Раздвижные ворота своими руками: расчет массы полотна и расстояния между роликовыми опорами.

Рабочая часть полотна ворот включает:

• каркас рамы длиной 4.385 м (для расчета принимает 4.4 м) и высотой 2 м, что определяет периметр 12.8 м. Т.е. масса профиля рамы 60х30 мм с массой одного погонного метра 3.77 кг Мр = 12.8·3.77 = 48.26 кг;
• опорную обвязку такого же периметра из профиля 50х40 мм с массой одного погонного метра 2.62 кг, масса которой Моб = 12.8·2.62 = 33.54 кг;
• 4 раскоса длиной 1.4 м и 3 вертикальные стойки длиной 2 м из профиля квадратного сечения 40х40 мм с массой одного погонного метра 3.3 кг, что дает массу Мрас = (4·1.4 + 3·2)·3.3 = 38.28 кг;
• обшивочный профилированный лист С-21-1000-0,7 с массой 1 кв. метра 7.4 кг (по сортаменту ГОСТ 24045), общая площадь которого не менее А·2 = 4.4·2 = 8.8 м2, а масса Мл = 8.8·7.4 = 65.12 кг.

Тогда рабочая часть полотна в сборе будет иметь массу Мрп = Мр + Моб + Мрас + Мл = 48.26 + 33.54 + 38.28 + 65.12 = 185.18 кг.

Важно: При выполнении расчетов к массе рабочей части полотна следует добавить массу направляющей длины А, погонный метр которой при В = 68 мм весит около 7 кг, т.е. 4.4 м направляющей имеют массу 31 кг, и тогда общая масса рабочей части полотна ворот 216 кг.

Для определения расстояния между роликовыми опорами используем формулу I = 1/2·A·(P/R2), где А – длина рабочей части полотна, Р – вес рабочей части полотна (Р = Мрп·g), R – предельно допустимая нагрузка на роликовую опору (или Р и R2 в массовом выражении). Тогда при использовании направляющих с предельной нагрузкой в:

• 300 кг расстояние между опорами должно быть I = 1/2·4.4·216/300 = 475.2/300 = 1.58 м;
• 450 кг расстояние между опорами должно быть I = 1/2·4.4·216/450 = 475.2/450 = 1.056 м;
• 600 кг расстояние между опорами должно быть I = 1/2·4.4·216/600 = 475.2/600 = 0.79 м.

Тогда длина технологической части полотна ворот равна I плюс технологический допуск с ≥ 120 мм для входа в ограничитель движения полотна, а общая длина полотна ворот L = А + I + с = 4.4 + 1.05 + 0.12 = 5.46 м (для роликовых опор с предельной нагрузкой 450 кг.

Масса полотна ворот будет Мрп + Мт, где формирует профиль сечения 60х30 мм с массой одного погонного метра 3.77 кг и общей длины в технологической части менее 4 м, или Мт = 4·3.77 = 15 кг, а масса всего полотна (с направляющей) 216 + 15 + 7 (масса метра направляющей) = 238 кг.

Откатные ворота чертеж

В рамках проекта на откатные ворота чертеж имеет определяющее значение, поскольку он по факту определяет стабильность геометрической формы полотна воротной системы во время эксплуатации, а на его основании выполняются расчеты и осуществляется выбор материалов, комплектующих, привода и автоматики, а также способа установки и настройки откатных ворот. Поэтому на этапе самостоятельного проектирования воротной системы предельно важно помнить, что:

1. До изготовления и инсталляции воротной системы необходимо подготовить (разработать самостоятельно или взять у компании-инсталлятора) пакет рабочих документов на откатные ворота – чертеж полотна ворот и план-схему размещения воротной системы (можно разработать самостоятельно), план-схему разводки силовых/слаботочных линий привода/автоматики и план-схему интеграции электромеханического привода (следует взять у компании-инсталлятора на основе выбора привода/автоматики после проектирования чертежа полотна/плана размещения и расчетов). При изготовлении воротной системы своими руками стартовым документом является разрабатываемый самостоятельно на откатные ворота чертеж полотна с учетом длины перекрываемого проема и веса рабочей части.
2. В отличие от схем размещения силовых и слаботочных (сигнальных) линий автоматики, а также планов-схем инсталляции привода, выполняемый на откатные ворота чертеж не может быть типовым, а только индивидуальным, учитывающим особенности планировки, ширину перекрываемой полотном проезжей части (проема) и предпочтений владельца по дизайну полотна (решетчатые, глухие, обшитые с одной или двух сторон, комбинированные – см. рис. ниже), что по факту определяет вес полотна и нагрузки на роликовые системы опорного узла технологической части ворот.

Так, например, технически безграмотным можно признать:

• предлагаемый на откатные ворота чертеж полотна под перекрываемый проем в 4 м.

Здесь в раме фермы полотна из прямоугольной трубы 60х40 мм заложена опорная сетка из труб сечением 40х20 мм под обшивку профилированным листом, но даже если абстрагироваться от того, что вертикальные стойки приварены к решетке, а не каркасу рамы, то подобная схема расположения усиливающих жесткость профилей делает конструкцию геометрически нестабильной (изменяемой).

Справка: Главное условие геометрической неизменяемости, а также статической определенности ферм – число элементов N (участков профиля между узлами соединения профилей) должно быть равно N = 2n – 3, где n – число узлов (места соединения профилей). При N, большем 2n – 3 ферма статически неопределяемая и геометрически не изменяемая, при N, меньшем 2n – 3 ферма геометрически изменяемая. На рисунке выше в рабочей части число элементов N = 27, число узлов n = 18, а значит условие 2·18 – 3 = 33 не выполнено – элементов меньше, и ферма геометрически изменяемая. Аналогично во всей конструкции полотна число элементов N = 29, число узлов n = 19, а значит условие 2·19 – 3 = 35 не выполнено – элементов меньше, и ферма геометрически изменяемая.

По факту наличие в конструкции четырехугольников делает ее геометрически изменяемой (нестабильной), поскольку при 4 узлах должно быть 2·4 – 3 = 5элементов, т.е. для обеспечения геометрической стабильности необходима диагональ.

Кроме того, без укрепляющих раскосов выполнена технологическая часть полотна, а точки узлов рамы «В» (условно) и «А» (наверняка) не будут находиться над роликовыми опорами в закрытом положении полотна, что усилит изгибающие деформации рамы, направляющей и может привести к разгибанию полок направляющей, усталостным деформациям в раме и направляющей, срезанию крепежных элементов, закрепляющих обшивку, а в целом – снижению срока эксплуатации ворот.

• предлагаемый на откатные ворота чертеж, где укрепляющие раскосы крепятся на раме и на опорной сетке для обшивки, хотя несущей конструкцией в ферме полотна является именно рама и раскосы должны быть зафиксированы на ее верхнем и нижнем профиле. Беспрецедентным можно признать конструктивное решение фермы полотна, в котором не выполнено условие геометрической неизменяемости (здесь число элементов N = 52, число узлов n = 28, а значит условие 2·28 – 3 = 53 не выполнено – элементов меньше, и ферма геометрически изменяемая.

Кроме того, здесь безграмотно выполнена технологическая часть полотна ворот – отсутствуют раскосы, а узлы рамы не находятся над опорными роликами

• предлагаемую на откатные ворота чертеж-схему, где технически некорректно спроектирована технологическая часть ворот.

Так, горизонтальный раскос, разбивающий технологическую часть на треугольник и трапецию, делает технологическую часть (и все полотно) геометрически изменяемой (не стабильной), поскольку число элементов (сторон/стержней N=6) меньше нормы элементов при n = 5 узлах (для геометрически неизменяемых и статически определимых конструкций N = 2n– 3 = 2·5 – 3 = 7).

Кроме того, здесь использованы технически безграмотные термины – «опорный столб от качаний», «консольная часть ворот».

Справка: Следует отметить практически повсеместное безграмотное применение терминов «консоль», «консольные ворота», «самонесущие ворота» и пр. Во-первых, откатные ворота консольного типа не являются «самонесущими» или «безопорными», поскольку несущим сегментов ворот является их технологическая часть – в закрытом состоянии это узел роликовых опор и технологической части полотна, которая всегда находится вне перекрываемой зоны проема, а в целом – опорные ролики с участком полотна, находящимся над ними. Во-вторых, откатные ворота консольного типа следует рассматривать в концепции терминологии и определений, принятых в теоретической механике и сопротивлении материалов, где консоль – это свободный конец жестко защемленной балки (1 на рис. ниже), а консольная балка (3 на рис. ниже) – простая двух опорная балка (2 на рис. ниже) с консольными частями (4 и 5 на рис. ниже).

Причем для расчетов используются схемы консольной балки на двух (или более) шарнирно-подвижных (или катковых) опорах, которые ограничивают перемещение объекта по нормали к опорной плоскости, но не препятствует повороту и/или перемещению по касательной к опорной плоскости).

Т.е. в отношении откатных/сдвижных ворот консольная часть (или консольные части) – это не закрепленная связями с роликовыми опорами часть полотна – в полностью закрытом положении это рабочая часть полотна ворот от приемного столба до первой от проема роликовой опоры, в полностью открытом положении – это технологическая и отрезок рабочей частей полотна, находящихся в зоне отката за последней роликовой опорой, в промежуточном (полуоткрытом) состоянии – это участки полотна ворот, которые выступают за опорной зоной, ограниченной крайними опорными роликами технологической части воротной системы. Или проще: консоль/консоли — это подвешенная/подвешенные часть/части полотна ворот вне зоны между опорными роликами.

Вместе с тем, поскольку откатные ворота в основном находятся в закрытом состоянии, а также потому, что, как правило, рабочая часть полотна более тяжелая, длинная и в закрытом состоянии (выступая в роли консоли) определяет максимальные нагрузки на ворота, что обуславливает необходимость выполнения расчетов по «закрытому» полотну, то консольной частью ворот (или консолью) достаточно корректно называть собственно рабочую часть полотна откатных ворот.

Важно: Разработанный на откатные ворота чертеж должен быть совмещен со схемами интеграции привода и автоматики, как правило, предлагаемыми производителями и инсталляторами воротных систем, а также полностью адаптирован с планом размещения воротной системы на участке.

Технически корректная разработка чертежа полотна откатных ворот с учетом длины перекрываемого проема и веса рабочей части полотна.

На воротную систему действуют вертикальные силы (тяжести, опорных реакций) и изгибающие моменты, вызванные весом подвешенной части полотна (вертикальная плоскость) и ветровым подпором, причем максимальные величины этих сил и моментов воротная система испытывает в момент, когда полотно ворот находится в крайнем закрытом (но еще не фиксированном в ловителях) состоянии. Сила тяжести и изгибающий момент от веса подвешенной рабочей части закрытого полотна компенсируется реакциями роликовых опор, изгибающий момент ветрового подпора – опорными и направляющими секциями роликов.

Ферма полотна ворот испытывает сдвиговые нагрузки и ее стабильность в вертикальной плоскости обеспечивается жесткостью рамы, которая определяется пределом упругости профилей рамы, а также расположением укрепляющих раскосов, располагаемых под углом к верхнему и нижнему опорному профилю рамы.

Важно: Вертикальные и/или горизонтальные профиля опорной решетки в раме, а также профилированный лист не способны обеспечить стабильность геометрической формы рамы и полотна в целом. Условным исключением можно считать откатные ворота решетчатого типа с небольшими длиной и весом рабочей части полотна и малым изгибающим моментом от ветрового подпора – здесь с определенными допущениями возможно изготовление рамы с набором вертикальных и горизонтальных профилей для усиления жесткости и формирования дизайна, но они должны быть увязаны с несущей рамой полотна ворот.

Для откатных ворот с полотнами, рабочая часть которых обшивается (с одной или двух сторон) профилированным листом, а значит вес ее будет значительным, конструкция рабочей части (консоли) и технологической части ворот должна обязательно включать раскосы, располагаемые под углом к верхнему и нижнему опорному профилю рамы и жестко связанные с рамой сваркой. Число раскосов в консоли в целом определяется длиной и весом рабочей части полотна, причем приоритетными являются раскосы, удерживающие нижний профиль рамы от изгиба (наклоненные вправо на рис. ниже). Число и положение раскосов в технологической части полотна зависит от длины этой части, но не может быть менее 3 с учетом диагонального раскоса – бокового профиля несущей рамы.

Так, для ворот с заполняемым профнастилом (с одной стороны) полотном типовой высотой в 2 м и длиной рабочей части в районе 2 м конструктивно достаточным будет исполнение полотна откатных ворот, чертеж которого показан ниже (на рис. красными вертикалями показаны опорный и приемный столбы, пунктирной линией – возможное, но необязательное размещение опорных профилей под обшивочный лист).

Однако здесь необходимо соблюдать следующие условия:

• узлы сочленений профилей рамы и раскосов в технологической части должны находиться над опорными роликами, а нижний опорный профиль для обеспечения технологических зазоров может выступать за крайний узел и опорный ролик;
• расстояние L лучше спланировать аналогичным расстоянию между опорами, что позволит расположить узлы сочленений профилей рамы и раскосов над опорными роликами при открытом положении ворот (когда часть рабочей части L станет на место технологической).

Для ворот с полотном типовой высоты в 2 м, заполняемым с одной стороны профнастилом НС или С толщиной 0.7-0.9 мм и имеющим длину рабочей части в пределах 4 м, необходимым и достаточным будет исполнение полотна откатных ворот, чертеж которого показан ниже.

Конструктивные схемы заполняемых профилированным листом полотен – с одной (слева) и с двух (справа) сторон, где: 
1 и 4 – верхний и нижний (горизонтальный) профиль несущей рамы полотна, 2 – профилированный лист, 3 – профиля опорной сетки, 5 – направляющая балка.

И в этой ситуации узлы сочленений раскосов и профилей рамы следует располагать в идеале над опорными роликами.

Установка откатных ворот

Подготовительные мероприятия к установке откатных ворот начинаются на этапе проектирования, когда на базе планировки, разметки участка, разработки схемы, чертежа откатных ворот, выполнения расчетов и выбора комплектующих, осуществляется планирование фундаментных работ.

Справка: По факту забивку фундамента под роликовые опоры, а при необходимости и под опорный/приемные столбы следует начинать сразу после выбора, покупки и доставки расходных материалов для бетонирования, что связано с длительным сроком набора прочности типовых бетонных смесей (до 28 суток при отсутствии морозов). Ускорить использование фундамента (до 7 суток) можно применением в бетонной смеси быстротвердеющего цемента ЦЕМ I 32,5Б ГОСТ 31108-2003 с активностью (фактической прочностью) 32.5 МПа, в том числе не менее 16 МПа в возрасте 7 суток, но даже в этом случае период вынужденного «простоя» лучше использовать для покупки/доставки комплектующих, проката для ворот, а также изготовления и подготовки к эксплуатации (обработки и покраски) полотна откатных ворот.

Важно: Привод автоматических ворот рационально планировать до проведения фундаментных работ, чтобы одновременно с фундаментом для роликовых опор выполнить в одной монолитной конструкции фундамент под привод с подводом силовой и сигнальной линии и установкой анкеров монтажной пластины.

Как альтернатива – можно забетонировать закладную под монтажную пластину привода с учетом того, что привод должен устанавливаться по средине расстояния между опорами, однако в закладной и фундаменте необходимо выполнить кабельную проводку в защитном металлическом гофре.

Планирование фундамента под роликовые опоры при установке откатных работ.

Если на ограждаемом воротами участке уже есть опорный и приемный столбы, а забор и рельеф местности позволяет выполнить откат полотна по уровню горизонтали проема и вдоль существующего забора (иные варианты будут рассмотрены в отдельных публикациях), то владельцу необходимо забить фундамент на площадке установки роликовых опор, учитывая следующие безусловные факты:

• согласно рекомендациям производителей для гарантированного удержания под нагрузкой анкерных болтов регулировочных пластин роликовых опор (или армирующих элементов закладной из швеллера) плотность бетона должна быть не менее 2000 кг/м³, а его класс прочности В15 – В20 (марки прочности М150 – М²00);
• уравновешивать консоль откатных ворот («подвешенную» часть полотна вне опор) от опрокидывания в целом будет масса бетона, в котором закреплены роликовые опоры, и поэтому масса фундамента должна бать больше массы консоли ворот;
• глубина заложения фундамента не влияет на его массу и уравновешивающую способность и важна только для противодействия силам выталкивания при замерзании/оттаивании пучинистых грунтов. Вместе с тем, согласно ТСН 50-303-99 нормативная глубина сезонного промерзания в Московской области не менее 1.5 метров, в Петербурге от 1.3 метров, что делает проблематичным и нецелесообразным забивку фундамента такой глубины. Тем более, что согласно СНиП 2.02.01-83 и ТСН 50-303-99 мелокозаглубленные фундаменты можно забивать на глубину меньше, чем нормативная глубина сезонного промерзания, в том числе в пучинистых грунтах, но на подушке из непучинистого материала (щебня, гравия). Более критичными для фундамента будут наличие/возможность образования верховодки, высокий уровень подземных вод, агрессивность грунтов и пр., и поэтому лучше фундамент делать масштабным и неглубоким (0.5 – 0.9 м), чем узким локальным и глубоким;
• объем покупаемого готового бетонного раствора или массы компонентов для приготовления бетонной смеси на месте определяется расчетами на базе рассчитанных данных по полотну и роликовым опорам откатных ворот;
• в случае использования для приготовления бетонной смеси быстротвердеющего портландцемента установка откатных ворот может осуществляться не ранее, чем через 7 суток после набора бетоном не менее 50% проектной прочности.

Проектирование фундамента под роликовые опоры.

Для примера берем расчет полотна откатных ворот на проем проезда 4 м, где общая длина рабочей части полотна ворот (между наружными поверхностями вертикальных профилей каркаса рамы) А = 4.4 м, масса рабочей части полотна в сборе с направляющей Мрп = 216 кг (принимает 220 кг), масса технологической части полотна около Мт = 15 кг, общая длина полотна ворот L = 5.46 м (для роликовых опор с предельной нагрузкой 450 кг), расстояние между роликовыми опорами I = 1.056 м (принимает 1.1 м).

Проектная схема фермы полотна раздвижных ворот, где: 
А – длина рабочей части полотна ворот; c, d – технологические припуски для интеграции ловителей и роликовой направляющей; I – расстояние между роликовыми опорами; Н – высота полотна ворот; 1 и 2 – опорный и приемный столбы соответственно; 3 – роликовая направляющая на опорном столбе; 4 и 5 – верхний и нижний ловители полотна ворот на приемном столбе; 6 – роликовые опоры.

На полотно ворот и опоры в состоянии равновесия действуют силы (см. рис. ниже):

• в полностью закрытом состоянии полотна (рис. сверху) – вес рабочей части полотна Р, реакция опоры R, численно равная силе опрокидывания F и сила тяжести фундамента Fф;
• в полностью открытом состоянии полотна (рис. снизу) – вес рабочей части полотна Р1, реакция опоры R1, численно равная силе опрокидывания F1 и сила тяжести фундамента Fф, причем поскольку в полностью открытом состоянии консолью является около 2/3 рабочей части и технологическая часть полотна, масса которой всего 15 кг, то силы P, F, R больше сил P1, F1, R1, а полностью открытое состояние является предельным, по которому следует вести расчет массы и объема фундамента.

Рассматриваем равновесие относительно точки С (роликовая опора), в котором опрокидывающий консоль момент веса рабочей части полотна Мр = Р·1/2А (А – длина рабочей части полотна 4.4 м) уравновешивается моментом реакции опоры (R) Мr = R·I (I–расстояние между роликовыми опорами). Т.е. Мр = Мr, или Р·1/2А = R·I. В свою очередь реакция R равна подъемной силе F, момент действия которой Мf= F·I = R·I уравновешивается моментом веса фундамента Мф = Fф·1/2I (при равных выпусках фундамента d ≥ 0.25 м относительно осей роликовых опор), или R·I = Fф·1/2I, или R = 1/2 Fф. Тогда Р·1/2А = R·I = 1/2 Fф·I или Р·А = Fф·I, откуда Fф = Р·А/I, или в массовом выражении Мф ≥ Мрп·А/I = 220х4.4/1.1 = 880 кг.

Значит при плотности бетона от 2000 кг/м³ необходимо забить фундамент общим объемом не менее 880/2000 = 0.44 м³ (принимает 0.5 м³).

Согласно рекомендациям Fratelli Comunello ширина фундамента F (на рис. ниже) должна быть в пределах 35-80 мм (принимаем F = 0.4 м), а длина равна расстоянию между роликовыми опорами плюс технологические допуски d (от 0.25 м) с каждой стороны опоры для нивелирования рисков вырыва анкерных креплений из бетона или D = I + 2d = 1.1 + 0.5 = 1.6 м

Тогда при длине и ширине фундамента 1.6 м и 0.4 м глубина залегания 0.5 м³ бетона должна быть 0.5/(1.6·0.4) = 0.78 м (принимает 0.8 м). Т.е. минимально допустимые размеры фундамента при плотности бетона 2000 кг/м³ должны быть 1.6х0.4х0.8 м, а при использовании бетонов большей плотности стабильность воротной системы при таких размерах фундамента возрастает.

Справка: Для гарантированного соответствия бетонной смеси поставленным задачам состав лучше просчитать, например, бетона В15 прочности на сжатие 196 кг/см² (М200) из компонентов - портландцемент быстротвердеющий ЦЕМ I 32,5 Б ГОСТ 31108-2003 плотностью 3,1 г/см³, активностью (фактической прочностью) 325 кгс/см², песок средней крупности 2, имеющий водопотребность 7 % и плотность в пределах 2,63 кг/л, а также гранитный щебень крупностью 20 мм, плотностью до 2,60 кг/л, насыпной плотностью 1,48 кг/л и смежзерновой пустотностью 0,43:

• с учетом забивки фундамента на объекте и установки анкеров в бетон принимаем подвижность бетонной смеси по осадке конуса (ОК) 10 см;
• определяем по справочным таблицам (см. ниже) для рядовых заполнителей бетона коэффициенты А=0,6 и А1=0,4;

• определяем водоцементное отношение В/Ц по формулам с учетом крайних условий - при В/Ц ≥ 0.4 В/Ц = А·Rц/(Rб + 0.5А·Rц), где Rц и Rб – активность (фактическая прочность) цемента и бетона соответственно, или В/Ц = 0.6х325/(200 + 0.5х0.6х325) = 0.66 л/кг (≥ 0.4 условие выполнено);
• определяем расход воды (В) для 1 м³ смеси с ОК = 10 по графику ниже – В = 204 л/м³;

• определяем расход цемента Ц = В/(В/Ц) = 204/0.66 = 309 кг/м³;
• находим коэффициент раздвижки зерен α по расходу цемента и водоцементному отношению, интерполируя данные таблицы ниже – α = 1.39

• определяем расход щебня по формуле Щ = 1000/( Vм.з.· α/ ρнас.щ + 1/ρщ), где Vм.з. – межзерновая пустотность щебня, ρнас.щ и ρщ – насыпная и истинная плотности щебня. Тогда Щ = 1000/( 0.43х1.39/ 1.48 + 1/2.6) = 1000/(0.4 + 0.39) = 1266 кг/м³;
• определяем расход песка П = (1000 – Ц/ρц – В – Щ/ρщ)· ρп, где ρц, ρщ и ρп – истинные плотности цемента, щебня и песка. Или П = (1000 – 309/3.1 – 204 – 1266/2.6)·2.63 = 550 кг/м³;
• находим среднюю плотность бетонной смеси (уплотненной) ρ = В + Ц + П + Щ = 204 + 309 + 550 + 1266 = 2329 кг/м³.

Комплектующие для откатных ворот

Комплектующие для откатных ворот, выпускаемые российскими и зарубежными производителями, в целом типовые по конструкции и целевому назначению, однако из-за практического отсутствия единого формализующего нормативно-правового акта:

• комплектующие для откатных ворот могут иметь разные названия. Так, комплектующие ворот на позиции 1 и 2 (на рисунке ниже) у российского производителя РОЛТЭК называются направляющей и опорой роликовой, у белорусского Алютех – направляющей шиной и роликовой опорой, у украинского Roll Grand – направляющей и роликом, у итальянского Fratelli Comunello – монорельсом и тележкой с колесами и т.д.

Типовой вид и позиции основных комплектующих для откатных ворот, где: 
1 – направляющий профиль (балка, шина, монорельс), 2 – роликовая опора (ролик, тележка), 3 – регулировочная подставка (платформа), 4 – заглушка (крышка для монорельса), 5 – направляющий ролик (верхний фиксатор, направляющая скобка, шина), 6 – верхний ловитель (верхний улавливатель), 7 – нижний ловитель (нижний улавливатель, ограничитель движения), 8 - ролик концевой с заглушкой (ролик опорный, ролик концевой).

• комплектующие для откатных ворот не унифицированы – имеют разные монтажные размеры у различных производителей и потому в большинстве случаев не являются взаимозаменяемыми;
• комплектующие для откатных ворот, как основные, так и дополнительные, в том числе предлагаемые в виде аксессуаров – это комплектные решения. Так, конкретная по конструктивным размерам направляющая может комплектоваться определенными типами роликовых опор с размерами колес, обеспечивающими самостоятельное подруливание опоры к оси движения ворот (оси направляющей), а также определенными по размерам ловителями, заглушками, концевыми роликами. В свою очередь роликовые опоры комплектуются своими регулировочными подставками, под которые подходят определенные по диаметру анкерные крепления для фундамента и т.д.

Справка: По факту выбранная на этапе проектирования схема фермы полотна ворот определяет предельные радиусы инерции отдельных элементов и, соответственно сечение профилей каркаса рамы полотна и раскосов. Схема конструкции полотна и сечение профилей (плюс обшивка) формируют массу рабочей части полотна, которая в совокупности с сечением профилей каркаса рамы полотна позволяет подобрать комплект направляющая-роликовые опоры, а также ограничители движения полотна, которые имеют фиксированные размеры приемного лотка. Направляющий ролик и ловители благодаря возможности изменения расстояния между принимающими роликами в целом являются универсальными комплектующими, но только в пределах границ их регулировки и обычно производитель поставляет 2-3 модификации этих комплектующих для полотен с разной толщиной.

• комплектующие для откатных ворот обычно делят на основные, формирующие базовую комплектацию воротной системы определенных размеров и веса, дополнительные, используемые для улучшения надежности функциональности и/или повышения удобства регулировок/обслуживания, а также аксессуары, но в действительности пакет комплектующих и аксессуаров подбирается не только для конкретных откатных ворот, но и условий эксплуатации. Так, при значительном ветровом подпоре для ворот со сплошным (глухим) полотном может понадобиться установка двух роликовых направляющих, двух ловителей на приемном столбе и двух ловителей на стороне полного отката. При низких уже существующих столбах (опорный и/или приемный) возможно использование нестандартных роликовых направляющих, фиксирующих полотно в вертикальном положении через сцепление с дополнительным П-образным профилем, а для габаритных и массивных полотен – специальных натяжителей (тяговых штанг) для коррекции положения консоли в горизонтальной плоскости.

Основные и дополнительные комплектующие для откатных ворот.

Наиболее емкий ассортимент комплектующих для откатных ворот представлен итальянской компанией Fratelli Comunello и этот ассортимент формируют:

• направляющие (или монорельсы) из оцинкованного и не оцинкованного проката высококачественных марок сталей с пониженным содержанием углерода для повышения свариваемости и допусками по нормам EN 10162.

Направляющие Comunello формируют 3 группы (M, P, G) по базовым размерам (В, С, А, Н на рис. ниже) и предельному моменту инерции, что определяет предпочтительные границы удельного веса полотен откатных ворот и типы используемых в комплектации опорных роликов;

• Направляющая крепится к нижнему горизонтальному профилю каркаса рамы полотна откатных ворот прерывистым сварочным швом, доступ влаги в зазор между направляющей и профилем (капиллярная полость) блокируется герметиком.

Специальная форма нижней части профиля направляющей обеспечивает самостоятельное подруливание опорного ролика к оси направляющей и, соответственно – оси движения полотна;

• Направляющие могут быть стальными (слева на рис. ниже) или алюминиевыми (справа на рис. ниже – для алюминиевых конструкций ворот) с двойными стенками, позволяющими фиксировать заглушки с помощью саморезов.

Роликовые опоры со стальными (или пластиковыми – для алюминиевых ворот с малыми нагрузками) колесами, минимальное трение качения которых обеспечивается подшипниками с не гигроскопичной низкотемпературной смазкой.

> Роликовые опоры могут быть 4 колесными (достаточно редко), 5 колесными (4 вертикально расположенных колеса и одно колесо в горизонтальной плоскости для центрирования опоры на оси направляющей) или 8 колесными (с двумя парами колес, смещенных относительно друг друга в вертикальной плоскости). Максимально допустимая нагрузка на роликовую опору определяется не числом колес, а размерами и конструктивными особенностями опор.

> Отдельные производители поставляют роликовые опоры со щеточными очистителями загрязнений на поверхности направляющей.

• регулировочные подставки под роликовые опоры. Используются в качестве фиксированной базовой поверхности для установки роликовых опор.

> Регулировочные подставки различаются по размерам, а также положению/размерам отверстий для анкерных болтов, которые могут быть разного диаметра и длины.

> Важно: Роликовые опоры нельзя крепить к закладной или регулировочной подставке сваркой, а только с помощью анкерных болтов, или шпилек, приваренных к подставке (в случае фиксирования подставки на закладном профиле сваркой).

> Главная задача при установке регулировочных подставок – обеспечить их соосность, соосность с осью движения ворот и расположение роликовых опор в горизонтальной плоскости.

> Для этого рекомендуют использовать специальное приспособление, позволяющее правильно позиционировать анкерные болты непосредственно во время бетонирования фундамента.

>

• нижний ловитель (улавливатель, ограничитель движения полотна) и концевой ролик с заглушкой.

> Служат для: устранения рисков выхода роликовых опор из направляющей при полном закрывании или полном откате полотна ворот; фиксации стороны нижней части полотна в крайнем открытом/закрытом положении от смещения в горизонтальной плоскости при ветровом подпоре и/или иных внешних воздействиях; частичной разгрузки роликовых опор при полном закрывании или полном откате полотна ворот.

> Нижний ловитель устанавливают на обоих сторонах движения полотна - при закрывании ворот ловитель улавливает конец направляющей со стороны рабочей части полотна, при откате – конец направляющей со стороны технологической части полотна воротной системы.

> Нижний ловитель устанавливается на кронштейне, позволяющем регулировать положение ловителя в горизонтальной плоскости, регулировка положения в вертикальной плоскости обеспечивается прорезями в корпусе ловителя.

> Работает нижний ловитель только в паре с концевым роликом, интегрированном в заглушку направляющей (монорельса), причем нижняя горизонтальная внутренняя поверхность ловителя должна обеспечивать при входе концевого ролика небольшой подъем полотна (до 10 мм) для разгрузки роликовых опор.

> Важно: Заглушка направляющей, как с концевым роликом, так и без концевого ролика не может крепиться к направляющей сваркой, а только с помощью зажима на болтах, что сделает заглушку съемной и позволит при необходимости выполнить обслуживание и замену роликовых опор и/или направляющей.

> Как альтернатива нижнему ловителю коробчатого типа и заглушке направляющей с концевым роликом (при возможности ограничения закрывания или отката полотна столбом (или стеной), перпендикулярным движению) может быть использована пара подъемный ролик-заглушка направляющей, однако только для полотен небольшого веса, поскольку крепеж подъемного ролика под нагрузкой будет работать и на срез и на отрыв.

> Так же, как и типичный нижний ловитель коробчатого типа в паре с концевым роликом полотна, подъемный ролик должен обеспечивать подъем края полотна на высоту до 1 см для разгрузки роликовых опор.

• верхний ловитель (верхний улавливатель).

> Верхний ловитель устанавливается на кронштейне и используется для фиксирования верхней части полностью закрытого полотна в горизонтальной плоскости и устраняет риски смещения полотна при ветровом подпоре и/или иных внешних воздействиях.

> В качестве альтернативы типовому верхнему ловителю могут использоваться роликовая направляющая или перевернутый нижний ловитель.

• регулируемый направляющий ролик (верхний фиксатор, направляющая скоба, шина).

> Используется для направления движения верхней горизонтали полотна, выравнивания полотна в вертикальной плоскости и устранения рисков смещения полотна в вертикальной плоскости при ветровых нагрузках и/или ручном открывании, сила приложения которого не соосна с движением. По факту – комплектующая откатных ворот, имеющая наибольшее число конструктивных исполнений, среди которых:

• регулируемая направляющая роликовая скоба для установки сверху полотна с креплением посредством сварки с закладным профилем;

• регулируемая направляющая роликовая скоба с длинным крылом для установки сверху полотна с креплением болтами к столбу;

• регулируемый направляющий ролик для установки ниже верхнего горизонтального профиля полотна, направляющий движение полотна посредством зацепления со специальным П-образным профилем;

> По факту специальный П-образный профиль может быть приварен к профилям рамы полотна на любой высоте ниже верхней кромки ворот, что позволяет установить направляющий ролик на низких столбах. Вместе с тем, при использовании направляющего ролика на приемном столбе возможно крепление профиля только на наружной стороне полотна ворот, или же необходимо устанавливать еще один внутренний столб.

• регулируемый направляющий ролик со скобой для установки на приемном столбе и направления движения полотна через П-образный профиль, размещенный на внутренней стороне полотна.

• натяжитель (регулируемая тяга), интегрируемый в диагональный раскос технологической части полотна откатных ворот и используемый для коррекции горизонтали полотна ворот путем создания в ферме полотна напряжений, препятствующих усадке и смещениям из-за действия силы тяжести (или выработки роликовых опор/направляющей).