Проектирование стел и пилонов

Проектирование уличной стелы или рекламного пилона — это не только разработка красивого внешнего вида. Отдельно стоящая конструкция должна сохранять устойчивость, воспринимать расчётные нагрузки, надёжно крепиться к основанию и выдерживать предусмотренные условия эксплуатации. Чем больше высота, площадь облицовки и сложнее геометрия, тем важнее инженерная проработка.

Основные элементы проекта — металлический каркас, узлы крепления, облицовка, основание и, при необходимости, светотехническая часть. Для крупных конструкций особое значение имеют ветровые воздействия, прочность и устойчивость несущих элементов, характеристики грунта и способ монтажа.

В руководстве BSD GROUP разбираем, какие исходные данные нужны для расчёта, как проектируют каркас и фундамент, какие нормативные документы могут применяться и что должно входить в техническое задание на изготовление стелы или пилона.

Что необходимо рассчитать перед изготовлением стелы

Проектирование начинается с определения назначения конструкции, её размеров, расположения и условий установки. Даже две одинаковые по внешнему виду стелы могут требовать различных технических решений, если устанавливаются на разных площадках.

В зависимости от характеристик изделия проектная проработка включает:

• Нагрузки и воздействия — прежде всего ветер, собственный вес и другие воздействия, актуальные для проекта.
• Металлический каркас — прочность и устойчивость несущих элементов, соединений и узлов.
• Крепление к основанию — опорные плиты, анкеры и закладные детали.
• Фундамент — передача нагрузок на грунт или существующую несущую конструкцию.
• Облицовку — размеры панелей, их крепление и температурные деформации.
• Монтаж — транспортировку, подъём, сборку и безопасную последовательность работ.

Для выбора внешнего исполнения можно изучить каталог стел, пилонов и навигационных конструкций BSD GROUP. Однако типовая модель и её габариты не заменяют проверки конструкции для конкретного места установки.

Ниже рассмотрим основные этапы инженерной проработки и частые ошибки, которые могут привести к перерасходу материалов, сложностям монтажа или необходимости переработки проекта.

Этапы проектирования стел и пилонов

Инженерная проработка отдельно стоящей конструкции выполняется последовательно: от изучения площадки и разработки концепции до подготовки документации для производства и монтажа.

Состав каждого этапа зависит от сложности изделия и требований конкретного проекта. Небольшой информационный пилон и высокая рекламная стела не должны автоматически иметь одинаковый комплект расчётов и документации.

Какие исходные данные нужны для проектирования

Перед расчётом необходимо определить характеристики будущего изделия и условия площадки.

Данные о конструкции

• Назначение: рекламная, въездная, информационная или навигационная конструкция.
• Планируемые ширина, высота и глубина.
• Форма корпуса, выступающие элементы и количество сторон.
• Материалы каркаса и облицовки либо требования к ним.
• Масса и расположение дополнительного оборудования.
• Наличие подсветки, электронных экранов или сменных панелей.
• Предполагаемый срок эксплуатации и требования к обслуживанию.

Данные о месте установки

• Точный адрес и расположение конструкции на участке.
• Фотографии и схема площадки.
• Отметки рельефа и проектного благоустройства.
• Сведения о существующем покрытии или фундаменте.
• Информация о подземных коммуникациях.
• Данные об инженерно-геологических условиях, когда они необходимы.
• Ограничения для подъезда транспорта и монтажной техники.

Если точных исходных данных нет, первоначально можно подготовить предварительную конструктивную концепцию. Однако её нельзя считать окончательным расчётным решением до проверки необходимых условий.

Ветровая нагрузка на рекламную стелу

Ветровые воздействия — один из важнейших факторов для высоких отдельно стоящих рекламных и информационных конструкций.

Стела воспринимает ветер не только своей металлической основой, но и облицовкой, рекламными панелями, логотипами и другими элементами. При этом характер воздействия зависит от формы изделия, высоты, особенностей площадки и направления ветра.

От чего зависит ветровая нагрузка

При расчёте в применимых случаях рассматривают:

• Ветровой район расположения объекта.
• Высоту конструкции и распределение воздействий по высоте.
• Тип местности и особенности окружающей застройки.
• Форму и ориентацию поверхностей.
• Аэродинамические коэффициенты.
• Возможные пульсационные и динамические составляющие воздействия.
• Особенности несущей схемы и жёсткость конструкции.

Основным нормативным источником для определения строительных нагрузок и воздействий является СП 20.13330.2016 «Нагрузки и воздействия» в применимой редакции.

Конкретную расчётную модель и применимость требований определяет проектировщик. Универсального значения ветровой нагрузки в килограммах на квадратный метр для всех стел не существует.

Почему высокая стела требует особого внимания

Ветровое воздействие на облицовку передаётся через крепления на несущий каркас, затем через опорные узлы — на основание.

Для высоких конструкций существенным может становиться опрокидывающий момент. Поэтому увеличение высоты способно привести к необходимости изменения каркаса, анкерного крепления и фундамента даже при сохранении прежней ширины корпуса.

Именно поэтому нельзя самостоятельно увеличивать высоту типовой стелы с трёх до пяти метров, просто удлиняя металлические стойки.

Что такое парусность стелы

Под парусностью обычно понимают способность поверхности конструкции воспринимать воздействие ветра. В практическом общении этим словом часто обозначают большую площадь сплошной облицовки.

Однако для инженерного расчёта недостаточно знать только геометрическую площадь панели. Необходимо учитывать аэродинамические характеристики изделия, расположение поверхностей, направление воздействия и другие параметры.

Например, две конструкции одинаковой высоты могут по-разному воспринимать ветер, если одна имеет широкий сплошной корпус, а другая — пространственную композицию из нескольких элементов.

Перфорация также не означает автоматического пропорционального уменьшения ветровой нагрузки. Её влияние должно оцениваться по подходящей расчётной модели.

Как проектируют металлический каркас стелы

Металлический каркас формирует несущую основу рекламной или архитектурной конструкции. Именно он передаёт внешние воздействия от информационных элементов и облицовки к креплениям и основанию.

В зависимости от размеров и формы изделия могут использоваться:

• Одна или несколько основных вертикальных стоек.
• Рамные и пространственные каркасы.
• Горизонтальные связи и дополнительные элементы жёсткости.
• Сварные или болтовые соединения.
• Опорные плиты и закладные детали.
• Разборные монтажные секции.

Как выбирают металлический профиль

Сечения профильных труб и других несущих элементов определяются расчётом с учётом прочности, устойчивости, деформаций и характеристик соединений.

Нельзя выбирать толщину стенки профиля исключительно по высоте стелы или по фотографии аналогичного изделия.

При проектировании стальных строительных конструкций в соответствующей области применения используют СП 16.13330.2017 «Стальные конструкции».

Почему важна жёсткость каркаса

Помимо несущей способности, необходимо учитывать перемещения и деформации конструкции.

Недостаточная жёсткость может приводить к заметным колебаниям, повреждению облицовочных элементов, нарушению геометрии декоративных стыков и повышенным нагрузкам на отдельные соединения.

Для конструкций с электронными экранами и сложной подсветкой дополнительные ограничения могут определяться требованиями производителей оборудования.

Сварные и болтовые соединения

Способ соединения элементов каркаса выбирают на стадии проектирования.

Сварные соединения

Применяются для объединения металлических элементов в рамные и пространственные узлы. При разработке учитывают тип соединения, особенности сварки, контроль качества и защиту сварных участков от коррозии.

Болтовые соединения

Позволяют изготавливать отдельные секции и собирать их на объекте. Это может быть удобно для крупногабаритных стел, которые сложно перевозить в полностью собранном виде.

Для таких узлов необходимо определить тип крепежа, количество болтов, схему передачи усилий и способ защиты соединения.

Наличие болтового соединения само по себе не означает, что изделие можно многократно разбирать без проверки состояния деталей и крепежа.

Как крепят стелу к фундаменту

Крепление между каркасом и фундаментом — один из наиболее ответственных узлов отдельно стоящей конструкции.

В распространённых решениях могут применяться опорная плита, анкерные элементы и закладные детали. Конкретная схема зависит от усилий, геометрии каркаса и типа основания.

Опорная плита

Служит элементом передачи усилий между металлическим каркасом и опорной системой. Размеры, толщина, рёбра жёсткости и способ крепления определяются расчётом.

Анкерные элементы

Предназначены для передачи усилий между металлической конструкцией и основанием. При выборе учитывают растягивающие и сдвигающие воздействия, характеристики основания, расположение анкеров и требования к монтажу.

Закладные детали

Могут предусматриваться при устройстве нового железобетонного основания. Их положение и геометрия должны соответствовать проекту и принятой схеме крепления.

Важно: нельзя определять количество и диаметр анкеров только по приблизительному весу стелы. Необходимо учитывать весь набор расчётных воздействий, включая опрокидывающий момент.

Фундамент для рекламной стелы или пилона

Фундамент предназначен для передачи нагрузок от конструкции на грунт. Его тип и параметры зависят от нагрузок, характеристик грунтового основания, уровня грунтовых вод и условий участка.

В зависимости от проекта возможны различные технические решения.

Монолитный железобетонный фундамент

Используется для отдельно стоящих конструкций, когда такая схема соответствует расчётным условиям.

Параметры фундамента определяются не только размером стелы, но и грунтовыми условиями, действующими усилиями и конструкцией анкерного узла.

Свайное основание

Может рассматриваться при соответствующих инженерно-геологических условиях и расчётных требованиях. Тип свай и схема их объединения определяются в ходе проектирования.

Крепление к существующему основанию

Иногда заказчик предполагает установить пилон на готовую бетонную площадку, плиту или другое основание.

Однако наличие бетонного покрытия ещё не подтверждает его пригодность для восприятия нагрузок от отдельно стоящей конструкции.

Перед таким монтажом необходимо проверить характеристики существующего основания, его конструкцию, состояние и возможность надёжного крепления.

Какие сведения нужны для расчёта фундамента

• Место установки и геометрические отметки.
• Характеристики грунтов.
• Уровень грунтовых вод при его влиянии на проект.
• Расчётные нагрузки и их сочетания.
• Размеры и расположение опорного узла.
• Наличие подземных коммуникаций.
• Особенности существующего благоустройства.

При проектировании оснований зданий и сооружений в применимой области действия используют СП 22.13330.2016 «Основания зданий и сооружений».

Почему нельзя назначить универсальный размер фундамента

Иногда предполагают, что для стелы определённой высоты можно использовать заранее выбранный стандартный бетонный блок.

Такой подход не учитывает различия между конструкциями и площадками.

Даже при одинаковых габаритах могут отличаться:

• Площадь и форма облицовки.
• Масса и расположение элементов.
• Высота приложения ветровых воздействий.
• Конструктивная схема каркаса.
• Расчётные характеристики грунта.
• Схема передачи нагрузок на основание.

Поэтому фундамент должен определяться на основании исходных данных и расчётной схемы, а не только по ширине и высоте рекламной стелы.

Антикоррозионная защита металлического каркаса

Для уличных конструкций необходимо предусматривать защиту металлических элементов от окружающей среды.

Особого внимания требуют сварные соединения, скрытые полости, места крепления облицовки, опорные плиты и участки контакта с влагой.

В зависимости от проекта могут применяться:

• Подготовка поверхности с последующей грунтовкой и окраской.
• Подходящие системы порошкового покрытия.
• Цинковые защитные покрытия.
• Комбинированные системы антикоррозионной защиты.

При выборе решений учитываются условия эксплуатации и требования технической документации на материалы.

Нормативные положения по защите строительных конструкций от коррозии содержатся в СП 28.13330.2017 «Защита строительных конструкций от коррозии».

Подробнее о выборе облицовки читайте в статье «Материалы для изготовления уличных стел и пилонов».

Проектирование облицовки стелы

Облицовка формирует внешний вид изделия, но одновременно должна надёжно крепиться к каркасу и воспринимать предусмотренные нагрузки.

Для неё могут использоваться алюминиевые композитные панели, окрашенный металлический лист и другие подходящие материалы.

При проектировании определяют:

• Размеры облицовочных элементов.
• Схему крепления к каркасу.
• Необходимость дополнительных опор.
• Температурные деформации материалов.
• Способ соединения деталей.
• Доступ к внутренним узлам и оборудованию.
• Возможность замены повреждённых панелей.

Нельзя считать, что материал с ровной наружной поверхностью автоматически обеспечит жёсткость всего корпуса. Для крупных изделий основная несущая функция, как правило, возлагается на специально разработанный каркас.

Особенности проектирования световых стел

При добавлении подсветки к конструктивной части проекта появляются требования к размещению электрического оборудования и его обслуживанию.

Необходимо предусмотреть:

• Места установки светодиодных модулей и блоков питания.
• Схему электропитания и защитных устройств.
• Прокладку и защиту кабелей.
• Защиту электрических компонентов от внешних воздействий.
• Возможность замены оборудования.
• Меры электробезопасности.

При проектировании необходимо использовать оборудование, рассчитанное на предполагаемые условия эксплуатации.

Размещение светотехники не должно ухудшать надёжность несущих узлов или препятствовать необходимому обслуживанию.

Проектирование высоких рекламных стел

Для высоких и крупногабаритных конструкций требуется особенно внимательно оценивать инженерные условия проекта.

Помимо прочности элементов, в зависимости от выбранной схемы могут учитываться пространственная устойчивость, деформации, динамические особенности, характеристики соединений и условия монтажа.

При этом отсутствует универсальная граница высоты, после которой абсолютно любой пилон автоматически становится стелой или требует одинакового пакета проектной документации.

Объём расчётов должен определяться особенностями конкретного изделия и применимыми требованиями.

КМ и КМД: какие чертежи нужны для изготовления

Для технически сложных металлических конструкций в строительной практике используются документы различных уровней детализации.

КМ — конструкции металлические

Документация КМ описывает основные конструктивные решения: схемы, элементы каркаса, материалы, основные соединения и необходимые технические данные.

КМД — конструкции металлические деталировочные

Документация КМД содержит информацию, необходимую для изготовления отдельных деталей, сборочных единиц и выполнения производственных операций в рамках принятой системы документации.

Не каждой небольшой рекламной конструкции требуется одинаковый комплект КМ и КМД. Состав документов согласовывается применительно к проекту и используемой технологии производства.

Дополнительные документы

В зависимости от изделия и договора могут потребоваться:

• Архитектурный эскиз и визуализация.
• Схема размещения на участке.
• Расчётное обоснование конструктивных решений.
• Рабочие чертежи каркаса и фундамента.
• Чертежи облицовки и рекламных элементов.
• Схемы электротехнической части.
• Спецификации материалов и компонентов.
• Документы по контролю качества и приёмке.
• Монтажная схема и необходимые технологические документы.

Общие требования к стальным строительным конструкциям в соответствующей области применения установлены ГОСТ 23118-2019 «Конструкции стальные строительные. Общие технические условия».

Как проектирование связано с изготовлением

Конструктивное решение должно учитывать реальные производственные технологии.

Например, слишком сложная форма может потребовать дополнительных сборочных единиц, нестандартных узлов или увеличенного объёма обработки металла.

При разработке рекомендуется заранее согласовать:

• Габариты производственных секций.
• Технологию соединения элементов.
• Последовательность сборки.
• Возможность нанесения защитного покрытия.
• Способ крепления облицовки.
• Транспортные ограничения.
• Монтажные соединения и точки подъёма.

Такой подход позволяет согласовать архитектурную идею с фактическими возможностями изготовления и установки.

Монтаж стелы: что предусматривают на стадии проекта

Монтаж нельзя рассматривать исключительно как последнюю операцию после изготовления. Его особенности должны учитываться при разработке конструкции.

В зависимости от изделия и площадки необходимо оценить:

• Массу и размеры перевозимых секций.
• Возможность подъезда и разгрузки.
• Необходимость подъёмной техники.
• Места и способы строповки.
• Порядок установки каркаса и соединения секций.
• Условия временного закрепления элементов.
• Точность установки анкерной группы.
• Возможность выполнения электромонтажных работ.
• Ограничения по погодным условиям при подъёме и монтаже.

Особенно важно учитывать устойчивость конструкции на промежуточных этапах сборки, когда не все проектные соединения и элементы ещё установлены.

Применение подъёмной техники и выполнение работ на высоте требуют соответствующей организации работ и соблюдения применимых требований безопасности.

Нужно ли разрешение на установку стелы

Необходимость согласования или получения разрешения зависит от назначения конструкции, её юридического статуса, места установки и действующих правил размещения.

Рекламная конструкция, информационный указатель предприятия и архитектурный элемент благоустройства могут регулироваться различными требованиями.

На стадии подготовки проекта желательно выяснить:

• Кому принадлежит участок и кто вправе разрешить размещение.
• Является ли изделие рекламной конструкцией.
• Существуют ли местные правила оформления и размещения.
• Имеются ли ограничения на выбранном месте.
• Какие документы необходимы для законной установки.

Нельзя считать, что любая стела автоматически требует одного и того же разрешения или, наоборот, может быть установлена без согласования только потому, что на ней размещено название организации.

От чего зависит стоимость проектирования

Стоимость инженерной разработки определяется не только высотой или шириной стелы.

На трудоёмкость влияют:

• Сложность архитектурной формы.
• Количество несущих элементов и соединений.
• Наличие нескольких информационных сторон.
• Условия площадки и полнота исходных данных.
• Необходимость инженерных изысканий.
• Сложность расчёта основания.
• Подсветка и дополнительное оборудование.
• Состав требуемой документации.
• Количество согласуемых вариантов проекта.

Для типовой конструкции с известной конструктивной схемой объём работ может быть меньше, чем для уникального архитектурного объекта с нестандартной геометрией.

При этом повторное применение готовой схемы не исключает необходимости проверки её пригодности для нового места установки.

Ошибки при проектировании стел и пилонов

Ошибка 1. Выбор металлокаркаса без расчёта

Использование профиля по аналогии с ранее изготовленной конструкцией не позволяет автоматически подтвердить его пригодность для другого изделия или площадки.

Ошибка 2. Недооценка ветровых воздействий

Большая площадь облицовки и значительная высота требуют корректного определения воздействий. Оценивать их только по собственному весу стелы нельзя.

Ошибка 3. Установка на непроверенное основание

Наличие бетонной площадки не означает, что она рассчитана на соответствующие нагрузки и подходит для анкеровки.

Ошибка 4. Отсутствие защиты скрытых соединений

Неправильно защищённые сварные швы, опорные узлы и места скопления влаги могут стать причиной ускоренной коррозии.

Ошибка 5. Невозможность обслуживания

При проектировании световых элементов необходимо заранее предусмотреть доступ для замены модулей, кабелей и блоков питания.

Ошибка 6. Игнорирование транспортных ограничений

Крупная конструкция, спроектированная единым неразборным блоком, может оказаться сложной или экономически нецелесообразной для перевозки и монтажа.

Какие документы запросить у изготовителя стелы

Состав документов следует устанавливать в договоре и техническом задании с учётом характеристик изделия.

В зависимости от проекта заказчику могут потребоваться:

1. Утверждённый эскиз с габаритами.
2. Спецификация материалов и оборудования.
3. Рабочие чертежи конструкции.
4. Расчётное обоснование принятых решений, когда оно необходимо.
5. Чертежи основания и креплений.
6. Документы о качестве материалов и изготовления в установленном объёме.
7. Документация по электротехнической части при наличии подсветки.
8. Документы по монтажу и приёмке работ.
9. Рекомендации по эксплуатации и обслуживанию.

Для государственных и корпоративных закупок перечень документов рекомендуется определять до заключения договора, чтобы исключить разногласия при приёмке.

Как подготовить ТЗ на проектирование стелы

Техническое задание должно описывать не только внешний вид, но и условия, в которых будет работать изделие.

Минимальный набор исходных сведений:

1. Наименование и назначение конструкции.
2. Адрес и схема размещения.
3. Предварительные габариты.
4. Количество информационных сторон.
5. Текст, логотип и требования к дизайну.
6. Предпочтительные материалы и цвета.
7. Наличие подсветки и электрического оборудования.
8. Сведения об основании и инженерных коммуникациях.
9. Требования к проектной документации.
10. Необходимость изготовления, доставки и монтажа.

Если предполагается установка нескольких одинаковых конструкций на разных площадках, условия каждой площадки необходимо учитывать отдельно.

Проектирование и изготовление стел в BSD GROUP

BSD GROUP изготавливает рекламные, въездные и информационно-навигационные конструкции на собственной производственной базе в Пушкино Московской области.

Для предварительного выбора доступны:

• Въездные и городские стелы.
• Рекламные стелы.
• Уличные пилоны.
• Полный каталог стел и пилонов.

Для индивидуального проекта ознакомьтесь с услугой изготовления рекламных стел и пилонов.

Дополнительные материалы базы знаний:

• Виды стел, пилонов и архитектурных конструкций.
• Размеры стел и пилонов: высота, ширина и пропорции.
• Материалы для изготовления уличных стел и пилонов.

Для предварительного расчёта направьте предполагаемые размеры, фотографию места установки, эскиз или пример изделия и сведения об условиях монтажа.

Цена условная, без монтажа. Окончательная стоимость изготовления определяется по техническому заданию. Проектирование, фундамент, доставка и монтаж рассчитываются отдельно, если не включены в согласованный состав работ.