Подвесы и опоры для воздуховодов ОВК: шаг, нагрузки, сейсмическое крепление

Почему важен расчёт подвесов

Неправильно рассчитанные подвесы вызывают провисание воздуховода, напряжение в соединениях, несоответствие классу утечки, а при землетрясении - полное обрушение воздуховода. SMACNA, EN 12236 и AS/NZS 4254 задают таблицы максимального шага подвесов, который нельзя превышать. Спецификации проектов часто добавляют дополнительные требования (сейсмическое закрепление в сейсмоопасных зонах, огнестойкие подвесы для огнестойких воздуховодов, подвесы из нержавеющей стали в чистых помещениях и пищевых производствах). Конструктивная надёжность системы ОВК зависит от того, насколько правильно подвесы рассчитаны, изготовлены и смонтированы.

Шаг подвесов по SMACNA

Прямоугольный воздуховод (таблица 5-1 SMACNA)

• Шириной до 760 мм (30 in), толщиной ≤ 0,85 мм (22-ga): максимальный шаг 1 800 мм (6 ft)
• Шириной 760–1 520 мм, толщиной 0,85–1,0 мм: не более 1 500 мм (5 ft)
• Шириной 1 520–2 300 мм, толщиной 1,0–1,2 мм: не более 1 200 мм (4 ft)
• Шире 2 300 мм или толщиной 1,2 мм: не более 1 200 мм плюс проверка конструкции

Круглый воздуховод (таблица 5-3 SMACNA)

• До Φ750 мм: максимальный шаг 3600 мм (12 футов)
• Φ750–1 200 мм: 2 400 мм (8 ft)
• Более Φ1 200 мм: 1 800 мм (6 ft)

Дополнительные требования (для всех воздуховодов)

• Подвес не далее 600 мм от каждого отвода, ответвления, перехода или фасонной части
• Подвес не далее 300 мм от каждого присоединения гибкого воздуховода
• Подвес в каждом месте прохода через перекрытие
• Два подвеса на секциях воздуховода короче стандартного шага
• Никогда не опирайте один воздуховод на другой; воздуховоды могут использовать общую трапецию, многоярусную трапецию или швеллер только если они рассчитаны на суммарную нагрузку (и раскреплены под неё в сейсмических зонах)

Типы подвесов

Трапецеидальный подвес (прямоугольный воздуховод)

Горизонтальная поперечина (обычно уголок 40×40×4 мм, для больших воздуховодов крупнее), удерживаемая двумя вертикальными подвесными шпильками. Воздуховод опирается на поперечину; боковое удержание вертикальной скобой. Стандарт для прямоугольных воздуховодов. Размер подвесной шпильки: M10 для типичных коммерческих воздуховодов, M12 для более крупных или сейсмических. Поперечина должна выступать за ширину воздуховода на 50 мм с каждой стороны.

Ленточный подвес

Лента из оцинкованной стали (обычно 25×1,5 мм), обёрнутая вокруг нижней части воздуховода, оба конца крепятся к конструкции. Применяется для небольших прямоугольных воздуховодов (шириной менее 600 мм) и небольших круглых (менее Φ400 мм). На небольших воздуховодах монтируется быстрее трапеции.

Разъёмный хомутовый подвес (круглый воздуховод)

Круговой хомут, полностью охватывающий круглый воздуховод, с одной подвесной шпилькой, крепящейся к конструкции. Стандарт для круглых воздуховодов в подвесных потолках. Прост в установке при реконструкции. Производители: Caddy, B-Line, Erico.

Шляпный профиль

Готовый швеллер из холоднокатаной стали (как правило, 50×50 мм или 70×70 мм), поддерживающий несколько воздуховодов или один большой воздуховод, подобранный под суммарную нагрузку всех воздуховодов, которые он несёт. Применяется там, где рядом проходит много малых воздуховодов или воздуховод слишком велик для стандартной трапеции. Часто встречается в технических помещениях и шахтах.

Шляпный профиль с сейсмическими раскосами

Шляпный профиль плюс наклонные раскосные тяги, возвращающиеся к конструкции, для восприятия бокового сейсмического ускорения. Применяется в сейсмических зонах (SDC D–F по ASCE 7). Готовые комплекты Mason Industries, B-Line, ISAT включают шляпный профиль, тяги, раскосные тяги, крепёж к конструкции и заверенные инженерные расчёты.

Расчёт нагрузок

Постоянная нагрузка (присутствует всегда)

• Вес стали оцинкованного воздуховода: плотность ~7,85 г/см³; 22-ga (0,85 мм) ≈ 6,7 кг/м²; 20-ga ≈ 7,9 кг/м²; 18-ga ≈ 9,4 кг/м²; 16-ga ≈ 11,8 кг/м²
• Воздуховод из нержавеющей стали: ~7,95 г/см³; по толщине близок к оцинкованному
• Изоляция: обёртка из стекловолокна 25 мм ≈ 1,5 кг/м²; 50 мм ≈ 3 кг/м²; минеральная вата ≈ 2× от стекловолокна; фенольная пена ≈ 0,5×
• Акустическая облицовка (внутренняя): 25 мм ≈ 0,5–1 кг/м² (меньше, чем наружная, так как нет покрытия)
• Принадлежности: клапаны, диффузоры, противопожарные клапаны, боксы VAV — рассчитываются для каждого изделия по данным производителя

Временная нагрузка (иногда)

• Нагрузки при обслуживании, если по воздуховодам ходят — обычно сосредоточенная нагрузка 75 кг в местах доступа для обслуживания
• Снеговая и ледовая нагрузка на наружные воздуховоды в холодном климате

Сейсмическая нагрузка (в сейсмических зонах)

• Согласно ASCE 7-16, раздел 13.3.1: F_p = [(0,4 × a_p × S_DS × W_p) / (R_p/I_p)] × (1 + 2z/h), в пределах от 0,3 до 1,6 × S_DS × I_p × W_p. ASCE 7-22 формулирует проверку заново с новыми коэффициентами (H_f, R_μ, C_AR, R_po), поэтому используйте редакцию, принятую в вашей юрисдикции.
• a_p = коэффициент усиления компонента (2,5 для воздуховодов, ASCE 7-16, таблица 13.6-1), S_DS = расчётное спектральное ускорение отклика, W_p = вес воздуховода, R_p = коэффициент модификации отклика компонента (6 для воздуховодов с соединениями, отличными от сварных или паяных), I_p = коэффициент значимости (1,0 для обычных, 1,5 для больниц), z = высота крепления воздуховода над основанием, h = высота кровли
• При a_p = 2,5, R_p = 6 и I_p = 1,0 результат изменяется от примерно 0,3 × S_DS × W_p внизу здания до 0,5 × S_DS × W_p на уровне кровли: примерно 15–25% веса воздуховода при S_DS = 0,5 и 30–50% при S_DS = 1,0, а для больниц в 1,5 раза больше
• Подвесы должны выдерживать эту боковую силу без текучести; раскосы обычно ставятся через 12 м или по шагу готового комплекта

Нормы сейсмического крепления

• ASCE 7-22 (США): глава 13 охватывает сейсмическое проектирование ненесущих компонентов. SMACNA Seismic Restraint Manual содержит рекомендации, специфичные для ОВК.
• AS 1170.4 (Австралия): раздел 8 охватывает сейсмические воздействия на части и компоненты; AS/NZS 4254.2 (жёсткие воздуховоды) охватывает сами воздуховоды.
• NZS 1170.5 и NZS 4219 (Новая Зеландия): NZS 1170.5 задаёт сейсмические воздействия, в том числе на части и компоненты; NZS 4219 охватывает сейсмическое закрепление инженерных систем зданий, например воздуховодов.
• Eurocode 8: европейская основа сейсмического проектирования.
• JIS / Закон о строительных стандартах Японии: японские требования к сейсмическому креплению (очень жёсткие).
• IBC Section 1613: сейсмические положения Международного строительного кодекса США.

Готовые сейсмические комплекты

Для коммерческих проектов ОВК в сейсмических зонах готовые комплекты сейсмического крепления значительно упрощают проектирование и монтаж:

• Mason Industries: серии HS и SHS для сейсмического крепления воздуховодов ОВК
• B-Line by Eaton: готовые системы тросовых раскосов
• ISAT (International Seismic Application Technology): обширный каталог сейсмического крепления
• Hilti: анкерные системы с таблицами нагрузок для сейсмических условий

Каждый комплект поставляется с заверенными инженерными расчётами, отвечающими требованиям ASCE 7 / IBC, AS 1170.4 или NZS 1170.5 / NZS 4219, что упрощает проверку конструктором проекта и работу монтажников на объекте.

Узлы крепления к конструкциям

Бетонное перекрытие

• Забивные анкеры (устанавливаемые после бетонирования распорные анкеры в просверленном отверстии)
• Закладные резьбовые вставки (закрепляются на опалубке до заливки бетона)
• Клиновые анкеры (механические, устанавливаемые после, например Hilti HSL, Powers Power-Bolt)
• Химические анкеры (например Hilti HIT-RE 500)
• Сквозные болты в сборных железобетонных плитах двойного Т-образного сечения

Стальная конструкция

• Балочные зажимы (без сварки на объекте)
• С-образные зажимы для верхних полок двутавровых балок
• Приваренные резьбовые шпильки (где допускается сварка на объекте)
• Сквозные болты через стенку балки при больших нагрузках

Деревянная конструкция

• Шурупы-глухари или сквозные болты к деревянным элементам
• Боковые кронштейны к балкам перекрытия
• Ленточные подвесы между балками для воздуховодов между пролётами

Лёгкая стальная ферма

• Балочный зажим на верхнем поясе (самый распространённый вариант)
• Сквозной болт к элементу решётки
• Приваренное крепление по результатам проверки конструкции проекта

Типичные дефекты монтажа

1. Превышен шаг подвесов: самый частый дефект на объектах с жёстким бюджетом. Шаг по таблицам SMACNA обязателен; его превышение вызывает провисание воздуховода и разрушение соединений.
2. Нет подвеса рядом с фасонными частями: SMACNA требует подвес не далее 600 мм от каждого отвода, ответвления и крупной фасонной части. При монтаже это часто пропускают.
3. Воздуховоды, поставленные друг на друга: никогда не позволяйте одному воздуховоду нести другой. Общая трапеция или швеллер допустимы только если они рассчитаны на суммарную нагрузку (и раскреплены под неё в сейсмических зонах); недостаточная по размеру общая опора концентрирует нагрузку и усложняет сейсмический расчёт.
4. Неверный размер подвесной шпильки: M8 вместо требуемой M10. Проверьте по расчёту конструкции.
5. Нет сейсмического раскрепления в сейсмической зоне: нарушение ASCE 7 в SDC D–F. Готовый комплект решает этот вопрос.
6. Неверный тип анкера для основания: например, бетонный анкер, установленный в фанеру. Требуется правильный анкер для материала перекрытия.
7. Изоляция пережата в месте подвеса: подвесная шпилька сжимает изоляцию и создаёт тепловой мост. Используйте опорные седла для изоляции или жёсткие опоры изоляции.
8. Ленточные подвесы на слишком большом воздуховоде: лента рассчитана только на небольшие воздуховоды. Для прямоугольных шире 600 мм или круглых более Φ400 мм используйте трапецию.

Что это означает для изготовления воздуховодов ОВК

Цеха по изготовлению воздуховодов ОВК, как правило, не отвечают за расчёт подвесов (это ответственность монтажного подрядчика и инженера-конструктора проекта). Однако изготовителям следует:

• Обеспечить достаточную жёсткость воздуховода, чтобы он перекрывал пролёт между подвесами без провисания (правильная толщина по SMACNA)
• Предусмотреть усиление в точках крепления подвесов (обычно усиление уголком или шляпным профилем с шагом 1 800 мм)
• Подбирать шаг фланцев TDF так, чтобы подвесы приходились на фланцы (аккуратнее монтаж)
• Предусматривать проушины или кронштейны для подвесов по запросу монтажного подрядчика
• Документировать вес изготовленных секций воздуховода для планирования нагрузок бригады монтажников

Автоматическую линию Taokron SBAL-V и спирально-навивной станок SBTF можно настроить на выпуск воздуховодов с толщиной металла и усилением, которых требует стандарт вашего проекта; уточните детали у Taokron для вашего набора воздуховодов. Монтажное оборудование (подвесы, подвесные шпильки, анкеры) обычно закупается монтажником отдельно у специализированных поставщиков.

Получить предложение Taokron на изготовление воздуховодов →

Вопросы и ответы

Какие нагрузки должны выдерживать подвесы?

Постоянная нагрузка (воздуховод + изоляция + аксессуары), временная нагрузка (доступ для обслуживания), сейсмическая нагрузка (боковое ускорение по ASCE 7 / AS 1170.4 / NZS 1170.5 в сейсмических зонах).

Когда требуется сейсмическое крепление?

Согласно ASCE 7-22, глава 13, в SDC D–F (большая часть запада США, Аляска, Карибский бассейн). В Австралии по AS 1170.4, раздел 8; в Новой Зеландии по NZS 1170.5 с NZS 4219 для закрепления инженерных систем зданий. Больницы и здания экстренных служб имеют более строгие требования независимо от категории.

Каков стандартный шаг подвесов для воздуховодов ОВК?

Согласно таблицам 5-1 (прямоугольные) и 5-3 (круглые) SMACNA HVAC Duct Construction Standards, стандартный максимальный шаг подвесов зависит от размера и массы воздуховода. Для типового коммерческого воздуховода из оцинкованной стали: прямоугольные шириной до 760 мм - через каждые 1800 мм (6 футов); шириной 760–1520 мм - через каждые 1500 мм (5 футов); шире 1520 мм или толще 1,2 мм - через каждые 1200 мм (4 фута), с проверкой несущих конструкций при ширине более 2300 мм. Круглые воздуховоды до Φ750 мм - через каждые 3600 мм (12 футов); Φ750–1200 мм - через каждые 2400 мм (8 футов); свыше Φ1200 мм - через каждые 1800 мм (6 футов). EN 12236 и AS/NZS 4254 задают аналогичные значения в метрической системе. Кроме того, подвесы должны находиться не далее 600 мм от каждого отвода, ответвления и крупной фасонной детали независимо от длины участка.

Какие типы подвесов используются для воздуховодов ОВК?

Распространённые типы: (1) трапециевидный подвес: горизонтальная поперечина из уголка с двумя вертикальными тягами; стандарт для прямоугольных воздуховодов; (2) ленточный подвес: лента из оцинкованной стали, обёрнутая вокруг воздуховода; для малых прямоугольных и круглых воздуховодов; (3) хомутовый подвес: круговой хомут вокруг круглого воздуховода с одной тягой; для круглых воздуховодов в подвесном потолке; (4) шляпный профиль: для очень больших воздуховодов или нескольких воздуховодов рядом на одной опоре, рассчитанной на их суммарную нагрузку; (5) шляпный профиль с сейсмическими раскосами: для зон, где требуется боковое закрепление. Материал подвесов: оцинкованная сталь для обычных систем ОВК; нержавеющая сталь для чистых помещений и пищевых производств; готовые сейсмические комплекты (Mason, B-Line) для сейсмических зон.

Как подвесы крепятся к строительным конструкциям?

Верх тяги подвеса крепится к строительной конструкции утверждённым крепёжным элементом: (1) бетонное перекрытие: устанавливаемый после бетонирования забивной анкер, распорный или химический анкер либо резьбовая закладная, залитая в плиту; (2) стальная конструкция: балочный зажим, С-образный зажим или приварное крепление по AISC; (3) деревянная конструкция: шуруп-глухарь или сквозной болт к деревянным элементам; (4) стальная ферма: балочный зажим на верхнем поясе. Анкеры подбираются по структурной спецификации проекта и по таблицам нагрузок производителя. Приложение к SMACNA HVAC Duct Construction Standards и ASCE 7-22 задают допустимые значения нагрузок. Конструктор проекта, как правило, проверяет и утверждает узлы крепления подвесов, особенно в сейсмических зонах.

Оборудование для этой задачи

Описанные выше технологические процессы изготовления воздуховодов выполняются на стандартном оборудовании Taokron: спирально-навивные станки для круглых воздуховодов, автоматические линии для производства воздуховодов для прямоугольных, а также станки для фланцев TDF и замковые станки для соединения. Или просмотрите полный каталог станков.