Как сделать откатные ворота

Откатные ворота кажутся простой рамой на колёсиках, но держатся они на точном расчёте. Полотно висит над проездом без опоры, и весь его вес вместе с ветром ложится на две роликовые опоры за проёмом. Ниже мы разберём, откуда берётся длина противовеса, как подобрать балку и ролики по массе, как сварить каркас и залить фундамент. Цифры взяты из инструкций производителей фурнитуры и из ГОСТ 31174-2017 на металлические ворота.

Как устроены консольные откатные ворота

Консольные, или самонесущие, ворота едут вдоль забора и не касаются земли в проёме. Нагрузку по очереди передают узлы одной цепочки: фундамент, закладная, регулировочная подставка, роликовая опора, балка и полотно. Производитель фурнитуры РОЛТЭК называет эту цепочку главной и предупреждает, что нагрузки в ней могут в два или три раза превышать вес ворот.

• Полотно. Рама из профильной трубы с обшивкой над проёмом.
• Технологическая часть, она же противовес. Хвост полотна за проёмом. Внутри него ферма с раскосами, потому что именно здесь самые высокие нагрузки.
• Балка. Стальной профиль с пазом снизу, его приваривают к нижней трубе рамы по всей длине.
• Роликовые опоры. Две тележки по восемь роликов, ролики катятся внутри балки.
• Ловители. Нижний принимает концевой ролик закрытых ворот, верхние с резиновыми роликами держат полотно от раскачки.

Запустите откат на модели и меняйте класс фурнитуры, проём и массу. Цифры у опор показывают, как меняется нагрузка, пока полотно едет.

Почему противовес около половины проёма

Противовес нужен такой длины, чтобы задняя опора не получила силу отрыва больше допустимой. Совет «делайте хвост в половину проёма» верен только для тяжёлого полотна. РОЛТЭК даёт формулу длины полотна:

L = 2 × (A + a + b) × (P + [F2]) ÷ (P + 2 × [F2]) + c

Здесь A это ширина проёма, P масса полотна, [F2] допустимая сила на заднюю опору, a, b и c технологические отступы из таблицы производителя. Минимальное расстояние между центрами опор равно P × L ÷ (2 × (P + [F2])). Из формулы видно главное: хвост растёт вместе с отношением массы полотна к допустимой силе на опору. Лёгкому полотну на той же фурнитуре хватает короткого противовеса, а у полотна на пределе класса он подходит к половине проёма.

Пример посчитан так. МИКРО, 350 кг, проём 4 м: L = 2 × (4 + 0,1 + 0,22) × (350 + 300) ÷ (350 + 600) + 0,1 = 6,01 м. Противовес равен L минус проём и отступ a: 6,01 − 4 − 0,1 = 1,91 м. Формула даёт минимум, короче делать нельзя. И помните про место: открытое полотно целиком уезжает вдоль забора, поэтому за проёмом нужен свободный участок длиной с полотно.

Какую балку и ролики выбрать по массе полотна

Класс фурнитуры выбирают по массе полотна вместе с балкой и по ширине проёма. РОЛТЭК прямо пишет, что вес балки нужно учитывать в расчёте. Пределы его серий и паспортные данные балок такие:

[F1] это допустимая нагрузка на переднюю опору, [F2] на заднюю. Балки всех трёх лёгких серий катают из стали S355. Паспорт допускает серповидность до 2 мм и закручивание до 1° на метр, поэтому перед сваркой балку проверяют на ровном столе. Если масса на границе класса, берите следующий. ГОСТ 31174-2017 требует от откатных ворот не меньше 20 000 циклов открывания, усилия ручного открывания не больше 150 Н и стойкости к статической нагрузке 1500 Н в плоскости полотна.

Сколько весит полотно

Массу считают по частям: рама, внутренние стойки и раскосы, обшивка и балка. Метр профильной трубы весит 2t × (a + b − 2t) × 7850 ÷ 1 000 000 кг, где a и b стороны в миллиметрах, t стенка. Квадратный метр гладкого листа весит толщину в миллиметрах, умноженную на 7,85 кг.

Пример. Полотно 6 × 2 м. Рама из трубы 60 × 40 × 2: 16 м по 3,01 кг, итого 48,2 кг. Стойки, поперечина и раскосы фермы из трубы 40 × 20 × 2: 22 м по 1,76 кг, итого 38,7 кг. Обшивка гладким листом 0,5 мм на 12 м²: 47,1 кг. Балка МИКРО 6 м: 25,8 кг. Всего около 160 кг, это класс МИКРО с запасом.

Массу метра любой трубы и листа удобно проверить в калькуляторе веса металла. Профлист весит больше гладкого листа той же толщины, потому что гофра даёт лишнюю ширину, поэтому его массу на 1 м² берите из паспорта.

Каркас из профильной трубы

Каркас должен «сам себя нести»: если зафиксировать технологическую часть, полотно не должно провисать. РОЛТЭК рекомендует раму из труб 40 × 40, 60 × 30, 80 × 40 или 120 × 60 и сварку на столе не меньше самого полотна. Прогиб, по его словам, зависит от правильной схемы фермы, а не от числа и толщины стоек.

• Делайте узлы фермы над роликовыми опорами в закрытом положении ворот: там самые большие силы.
• В технологической части ставьте несколько раскосов и закрепляйте нижнюю трубу. Одна большая диагональ без связи с нижней трубой даёт сильный прогиб.
• Не стыкуйте балку в технологической части. Стык допустим на расстоянии от центра масс ворот, равном расстоянию между центрами опор.
• Приваривайте балку к раме прерывистым швом в шахматном порядке: швы по 30 мм с шагом от 150 до 200 мм, по очереди с обеих сторон.
• Кронштейны зубчатой рейки под привод приварите к балке до покраски, на готовых воротах это сделать почти невозможно.
• Проверьте диагонали: по ГОСТ 31174-2017 разница не больше 3 мм при стороне до 2000 мм и не больше 5 мм при большей стороне.
• Стыки труб перед покраской загерметизируйте акриловым герметиком, силиконовый не подходит. Иначе в щели между трубами пойдёт ржавчина.

Для ветровой жёсткости важнее ширина труб в плане, чем высота сечения. Ферму РОЛТЭК рассчитывает на ветер до 20 м/с, а ГОСТ 31174-2017 задаёт минимальное сопротивление ветровой нагрузке 300 Па. Полотно фиксируйте в четырёх точках: две роликовые опоры и два верхних ловителя, а не в трёх.

Чем обшить полотно

Фундамент и закладная

Опоры ставят на бетонный фундамент с закладной из швеллера. В фундамент сразу закладывают швеллеры под столбы и трубы для кабеля привода. В инструкции Grand Line фундаменты заливают бетоном М300, а ворота ставят не раньше чем через 7 дней.

Глубину считают по СП 22.13330.2016. Расчётная глубина промерзания для неотапливаемого сооружения равна 1,1 × d0 × √Mt, где d0 зависит от грунта, а Mt это сумма отрицательных среднемесячных температур района. На пучинистом грунте подошву ставят ниже этой глубины, иначе по пункту 6.8.10 нужен расчёт на морозное пучение.

Закладная должна вместить обе опоры с их основаниями при расчётном расстоянии между центрами. Её верх выставляют строго горизонтально: Алютех требует горизонтальности опорной поверхности вдоль и поперёк. Пример: для полотна МИКРО 350 кг на проём 4 м центры опор стоят через 1,62 м, а закладная длиннее на размер основания одной опоры.

Пошаговая инструкция по установке

1. Определите сторону отката и проверьте, что вдоль забора есть свободное место длиной с полотно.
2. Посчитайте массу полотна и выберите класс фурнитуры с запасом.
3. Посчитайте длину полотна и расстояние между опорами.
4. Залейте фундамент с закладной, закладными под столбы и трубой под кабель, дайте бетону набрать прочность.
5. Сварите раму на ровном столе, приварите балку и кронштейны рейки, загерметизируйте стыки и покрасьте.
6. Поставьте столбы. Опоры установите на регулировочные подставки в среднее положение и наденьте на них полотно.
7. Выставьте полотно по вертикали и параллельно забору так, чтобы оно попадало в ловители. Только после этого прихватите подставки к закладной.
8. Прокатите полотно и отрегулируйте опоры. Подставки РОЛТЭК дают до 50 мм по высоте и до 6 мм вбок.
9. Настройте нижний ловитель: концевой ролик должен полностью заезжать в него и приподнимать полотно на 10 мм. Затем верхние ловители, обшивка и привод.

Частые ошибки

Перекос опор сразу после монтажа незаметен: ворота открываются легко. Проявляется он позже, ускоренным износом. Поэтому проверка симметрии опор по шнуру, который проходит через центр нижнего ловителя, важнее любой другой регулировки.

Когда лучше заказать

Сварка, работа с газовой горелкой и монтаж тяжёлого полотна опасны. Полотно тяжелее 350 кг или проём шире 4 м уже требуют серий ЭКО и ЕВРО, длинного сварочного стола и автокрана: РОЛТЭК рекомендует грузить такие конструкции краном и предупреждает, что лежащая ферма может сломаться под своим весом. Если нет ровного стола длиной с полотно, опыта сварки и помощника, закажите хотя бы полотно в мастерской, а фундамент и монтаж сделайте сами. Мастерскую можно подобрать в разделе металлические ворота, покраску в разделе порошковая покраска.