Stufe eins: Planung vor der Montage, Überprüfung des Fundaments und Ausrichtungskontrolle
Die erfolgreiche Montage einer Stahlkonstruktion beginnt lange vor dem Anheben des ersten Trägers, mit einer sorgfältigen Vormontageplanung, die die Fertigungsabläufe, den Kranzugang und die Installationsphase aufeinander abstimmt. Bevor Stahl auf der Baustelle eintrifft, muss der Ingenieur des Monteurs einen detaillierten Montageplan erstellen, der die Abholreihenfolge, die Anforderungen an die temporäre Abstützung, die Anschlussverfahren und Sicherheitsmaßnahmen umfasst. Die Bereitschaft des Fundaments wird durch Vermessung der Ankerbolzenposition, Höhe und Gewindeprojektion anhand von Strukturzeichnungen überprüft. Die AISC-Grenzwerte für Bolzengruppenposition und Lot sind strenger als die ACI 117-Grenzwerte, und in den Vertragsdokumenten muss vor Beginn der Fundamentarbeiten angegeben werden, welche Norm gilt. Nach der Vorbereitung des Fundaments wird zunächst mit dem Anbringen von Nivelliermuttern oder Unterlegscheiben unter jeder Säulengrundplatte fortgefahren, gefolgt von der Installation der Säule mit provisorischer Aussteifung, um die Geradheit und Lotgenauigkeit beizubehalten. Der allgemeine Montageablauf folgt: Ankerbolzeninstallation, Grundplatteneinstellung, Säulenmontage, Balken- und Trägerplatzierung, Balken- und Deckmontage sowie anschließendes Anziehen der Verbindungen und abschließende Klempnerarbeiten. Bei großen oder mehrstöckigen Gebäuden erfolgt der Bau stufenweise in Buchten oder Abschnitten, wobei fertiggestellte Stallbereiche als Plattformen für nachfolgende Aufzüge dienen. Dieser schrittweise Ansatz stellt sicher, dass die Struktur während der gesamten Montage stabil und ausgerichtet bleibt und eine fortschreitende Verformung verhindert wird.
Stufe zwei: Installation hochfester Schrauben und Festziehen der Verbindung
Nachdem die Hauptelemente positioniert und vorübergehend gestützt wurden, werden dauerhafte Verbindungen hauptsächlich durch Schrauben gesichert, wobei bei Bedarf auch Schweißarbeiten vor Ort eingesetzt werden. Hochfeste Strukturschrauben (ASTM A325, A490 oder A325 metrische Äquivalente) müssen mit mindestens 70 Prozent der minimal erforderlichen Zugfestigkeit angezogen werden, um bei schlupfkritischen oder lagerartigen Verbindungen die richtige Klemmkraft zu erreichen. Die „ Turn-of-Mutter“-Methode ist die gebräuchlichste und zuverlässigste Feldtechnik: Nachdem alle Schrauben in einen festen Zustand gebracht wurden – in dem alle Lagen der Verbindung in festem Kontakt sind – wird die Mutter um einen vorgeschriebenen Winkel gedreht (normalerweise 1/2 bis 2/3 Umdrehung, je nach Schraubenlänge und -geometrie, wie in RCSC A348-20W, Tabelle 8.1 angegeben). Das Markieren der Mutter und der hervorstehenden Schraubenspitze vor dem endgültigen Festziehen ermöglicht es den Prüfern, visuell zu überprüfen, ob die Drehung der Mutter erreicht wurde. Die Methode des kalibrierten Schraubenschlüssels stellt eine Alternative dar und verwendet einen Drehmomentschlüssel, der auf die spezifische Schraubencharge und den Schmierungszustand kalibriert ist und normalerweise ein zweistufiges Anziehen erfordert, wobei das endgültige Drehmoment aus dem festen Zustand ausgeübt wird. Bei der DTI-Methode (Direct Tension Indicator) werden Kompressionsscheiben mit Vorsprüngen verwendet, die sich bei Erreichen der korrekten Spannung auf einen bestimmten Spalt abflachen und so eine visuelle Inspektionsbestätigung ermöglichen. GB/T 32076.10-2018 legt fest, dass der Kalibrierungsfehler von Drehmomentschlüsseln ±4 % nicht überschreiten darf und dass das anfängliche Anziehen mit 50 % des Enddrehmoments durchgeführt werden muss. Für die Verschraubung erfordert die drehmomentgesteuerte Montage typischerweise einen zweistufigen Anzug mit vorgeschriebenen Axialkraftwerten, die nach der Montage überprüft werden. Nach dem Anziehen müssen bei Inspektionen die Rotationsspuren der Schrauben, der Gewindeeingriff (2 bis 3 freiliegende Gewindegänge) und die Tatsache überprüft werden, dass beim Anziehen benachbarter Schrauben keine Befestigungselemente gelockert wurden. Wenn Schweißen vor Ort erforderlich ist, müssen alle Schweißer und Schweißbediener gemäß AWS D1.1 oder den entsprechenden Vorschriften qualifiziert sein, und die zerstörungsfreie Prüfung (NDT) von Schweißnähten vor Ort sollte im Rahmen des Qualitätskontrollprogramms genehmigten Inspektionsplänen folgen.
Stufe drei: Strukturelle Stabilität, Sicherheitskontrolle und Endabnahme
Beim Anheben des Rahmens ist die Aufrechterhaltung der Stabilität von entscheidender Bedeutung, da die Struktur noch unvollständig zusammengebaut wird – schwere Elemente werden an ihren Platz gehoben, Verbindungen sind nur teilweise gesichert und der Rahmen muss lange stabil bleiben, bevor er seine endgültige Konfiguration erreicht. Unmittelbar nach jedem kritischen Hub müssen temporäre Abstützungen (Kabel, Balken oder Stützen) installiert werden, um Schwankungen zu verhindern, bevor sekundäre Elemente für dauerhafte Stabilität sorgen. An Stahlsäulen, die sich mehr als 15 Fuß über dem Boden befinden, müssen Befestigungen für Hüttenarbeiter angebracht werden, bis sie dauerhaft angeschlossen sind. Außerdem muss das Montageteam OSHA 29 CFR 1926.750 Unterabschnitt R und die geltenden örtlichen Vorschriften einhalten. Während der Errichtung werden durch eine kontinuierliche Vermessungsüberwachung die Lothöhe der Stützen, die Balkenhöhen und die Gesamtausrichtung anhand vorgegebener geometrischer Toleranzen überprüft. Nach der Festlegung jedes größeren Feldes erfolgt eine Überprüfung per Laser oder Totalstation. Nach der vollständigen Errichtung und vor dem Verfugen muss der verantwortliche Auftragnehmer bestätigen, dass die Säulen an die Lot- und Höhengrenzen angepasst wurden und die Grundplatten mit verstellbaren Muttern oder Unterlegscheiben nivelliert wurden, um den erforderlichen Fugenspalt zwischen der Grundplatte und dem Fundament aufrechtzuerhalten. Beim Verfugen erfolgt die Standardpraxis: Die Fundamentoberfläche wird gereinigt, Formen werden um den Umfang der Grundplatte gelegt und hochfester, nicht schrumpfender Mörtel wird aufgetragen, um eine gleichmäßige Auflage unter der Platte zu gewährleisten, nachdem die endgültige Ausrichtung der Stütze überprüft wurde. Die endgültige Abnahme der errichteten Stahlkonstruktion umfasst mehrere Überprüfungsschritte: Maßkontrollen anhand der Ausführungsspezifikation für die Montage definieren Akzeptanzgrenzen für Identifizierung, Rückverfolgbarkeit, geometrische Toleranzen, Optionen und Ausführungsebenen. Bei kritischen Projekten oder komplexen Konstruktionen können Prüflasttests gemäß ASCE/SEI 76-23 erforderlich sein. Dazu gehört die dauerhafte Anwendung von Testlasten für mindestens 24 Stunden, während gleichzeitig Durchbiegungen überwacht und auf Anzeichen von Belastung geprüft werden, bevor die Abnahme erteilt wird. Nach der Abnahme werden die Bestandsdokumentation und die Konformitätserklärungen zur Projektspezifikation fertiggestellt, sodass eine vollständige Rückverfolgbarkeit des fertiggestellten Tragwerks gewährleistet ist.
