Применение металлоконструкций в строительстве

Эффективные решения для увеличения доли
применения металлоконструкций в
строительстве
Никита Беляев
ведущий инженер-конструктор
Конференция Метинвест-Евразия, г. Москва, 24 августа 2015

Сталежелезобетонные конструкции
Сталежелезобетонный элемент (сomposite member) – конструктивный элемент с
компонентами из бетона и конструкционной или холодноформованной стали, объединенных
сдвиговым соединением, ограничивающим взаимный продольный сдвиг между бетоном и
сталью, и отрыв одного компонента от другого.
Сталежелезобетонная плита (composite slab) – плита перекрытия, в которой стальные
профилированные листы используются вначале в качестве несъемной опалубки, а затем
конструктивно объединяются с бетоном, и после его твердения работает в качестве внешней
растянутой арматурой.
Сталежелезобетонная
колонна
Сталежелезобетонные
балки
Сталежелезобетонные
перекрытия
Steelbuildings.com.ua
Больше БМЗ в Украине

Преимущества
Сталежелезобетонные конструкции могут быть обоснованы как экономически, так и
технологически.
Преимущества перекрытий в промышленном и гражданском строительстве:
- Сокращение трудозатрат на возведение перекрытий в пределах 25…40% и общих сроков
строительства до 25%;
- Снижение металлоемкости благодаря композитной работе до 20%;
- Уменьшение общей массы перекрытия на 30…50%;
- Уменьшение строительной высоты перекрытий и возможность увеличения пролетов;
- Повышение жесткости благодаря образованию дисков перекрытий;
- Методы разводки коммуникаций в створе конструкции;
- Снижение транспортных расходов;
- Легкость утилизации, реконструкции и расширения;
- Повышение безопасности труда.
Преимущества сталежелезобетонных колонн:
-Повышение несущей способности с уменьшением габаритов колонн;
- Повышение жесткости;
- Выполнение бетоном функции конструктивной огнезащиты конструкции;
- Упрощение либо отказ от опалубочных работ.

Препятствия
В России отсутствует системная практика применения в промышленном и
гражданском строительстве целого типа конструкций - сталежелезобетонных,
который в используется в мире на ровне со стальными и железобетонными.
Исключение составляют мостовые конструкции (СП 35.13330.2010 Мосты и трубы)
Без этого типа конструкций
РАСШИРЕНИЕ РЫНКА МНОГОЭТАЖНОГО СТРОИТЕЛЬСТВА С ПРИМЕНЕНИЕМ СТАЛИ
СИЛЬНО ЗАТРУДНЕНО.
НЕОБХОДИМА РАЗРАБОТКА И ВНЕДРЕНИЕ НОРМ ПРОЕКТИРОВАНИЯ
СТАЛЕЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ ДЛЯ ЗДАНИЙ
(аналог EN1994-1-1 Еврокод 4, Часть 1-1)

Типовые конструкции перекрытий
Самый распространенный тип профиля в сталежелезобетонных балках - двутавр
Перекрытия пониженной высоты – особый тип сталежелезобетонных и комбинированных
перекрытий, который создан с целью реализовать два принципа: строительная высота
перекрытия в переделах 400мм и повышение предела огнестойкости до 60 мин.

Оптимизация балок
Для повышения эффективности в сталежелезобетонных перекрытиях распространено применение
нескольких методик, позволяющих добиться оптимального результата:
1. Применение элементов переменного сечения, перфорированных балок и моносимметричных сечений;
2. Использования в балках сталей повышенной прочности;
3. Контроль прогибов, в частности, приданием балкам строительного подъема.

Настилы
обычные профнастилы трапецеидальный профнастил профнастилы
(только как опалубка) профнастил с рифами с закрытым гофром максимальных высот
тонкие ж/б плиты пустотные плиты
Два основных случая:
1. Настил выполняет только функцию опалубки или является готовым несущим элементом
2. Настил выполняет и функцию опалубки и включается в работу
Балки следует включать в совместную работу всегда.

Применение в бетонных каркасах
Опирание на монолитную балку
с листовым армированием
Опирание на сборные ж/б ригели с листовым армированием и без него
Опирание на бетонную стенуФормирование ребристых
тонкостенными элементами +
замена высоких профнастилов

Колонны
Основные типы сечений:
1. Частично обетонированные сечения
2. Полностью обетонированные сечения
3. Трубобетон

Балки с перфорированной стенкой
Преимущества:
- снижение металлоемкости до 40% при увеличении
высоты и до 20% при равной высоте;
- пропуск коммуникаций в створе конструкции;
- криволинейные формы;
- менее трудоемки, чем фермы;
- архитектурная выразительность.
Ограничения:
- трудоемки в сравнении со
сплошностенчатыми балками;
- отходность при изготовлении;
- развитые по высоте сечения
сборочные стенды роботизированная линия
фигурной резки профилей
линия газовой или
плазменной резки
с CAD-CAM связью
Особенности производства:
- на 1-м этапе - на 2-м этапе

Балки с гофрированной стенкой
- снижение металлоемкости в балках до 35%;
- снижение металлоемкости в колоннах до 15%;
- повышенная крутильная жесткость;
- технологичность;
- архитектурная выразительность.
- неагрессивные и слабоагрессивные среды;
- краны до грузоподъемностью до 20т;
- подвижные локальные нагрузки (для стенок
толщиной до 3мм);
- развитые по высоте сечения;
Особенности производства:
- на 1-м этапе
ротационная машина
гофрирования стенки
либо пресс
сварочный стенд
- на 2-м этапе
автоматическая линия

Высокопрочные стали и задание строительного подъема
- снижение металлоемкости до 20%;
- уменьшение размеров сечения;
- не оказывают положительного воздействия
на устойчивость конструкций;
- не оказывают положительного влияния на
деформации;
- требуют соответствующих сварных
материалов.
Исключение критерия прогибов позволяет получить максимальную выгоду от применения
высокопрочных сталей в балках. Распространенным способом решения проблемы является
придание балкам настила строительного подъема.
Способы придания строительного подъема:
- механический (основной)
- нагревом
гибочный стенд трехвалковый
гибочный стан
правильная/гибочная
машина
- на 1-м этапе - на 2-м этапе

Комбинации
Балки с перфорированной стенкой:
- повышение несущей способности
- пропуск коммуникаций
Сталежелезобетонная плита и балки:
- сокращение трудозатрат
- повышенная жесткость и отказ от связей
Малоэлементная ферма с верхним поясом
из гофробалки:
- снижение металлоемкости (ниже, чем у
ферм серии «Молодечно»)
Беспрогонная теплая кровля по несущему
профнастилу:
- отказ от прогонов и связей по верхнему поясу;
- снижение трудоемкости.
Сталежелезобетонные балки с
отверстиями для пропуска коммуникаций:
- повышенная жесткость и отказ от связей
Ж/б плиты, включенные в работу с балками:
- увеличение шага балок;
- снижение трудозатрат.

Пример №1Пример
Вариант 2
Нагрузка на перекрытие – 1050кг/кв.м (740кг/кв.м)
Схема – беспрогонная;
Шаг балок настила – 3м;
Балки настила – сталежелезобетонные,
перфорированные со строительным подъемом;
Сталь балок – S355 ;
Бетон – С20/25 (В25);
Расчет – согласно ЕN1994-1-1.
Металлоемкость перекрытия – 37кг/кв.м
Высота балочной клетки – 600мм;
Количество элементов - 5
Пропуск коммуникаций - Да
Вариант 1
Нагрузка на перекрытие – 1050кг/кв.м (740кг/кв.м)
Схема – прогонная;
Шаг прогонов – 3,2м;
Балки перекрытия – стальные двутавровые без
строительного подъема;
Сталь балок – С245;
Расчет – согласно СП 16.13330.2011
Общий вес всех балок – 52,6кг/кв.м
Высота балочной клетки – 1000мм
Количество элементов - 8
Пропуск коммуникаций - Нет
Снижение металлоемкости – 30%
Уменьшение высоты перекрытия – 40%
Уменьшение количества элементов – 40%
Интеграция коммуникаций
6м
16м
6м
16м

Пример №2Пример
Сечение балки настила
Верхний пояс – 180х20мм;
Нижний пояс – 230х20мм;
Стенка – 560х12мм;
Общая высота – 600мм;
Вес м.п. – 99,3 кг.
Сечение главной балки
Верхний пояс – 280х20мм;
Нижний пояс – 280х20мм;
Общая высота – 1000мм;
Вес м.п. – 193,4 кг.
5м
17м
5м
17м
Вариант 2Вариант 1
Уменьшение высоты перекрытия – 40%
Уменьшение количества элементов – 50%

Пример №3
Габарит колонны – 300х300мм
Пояса – 300х18мм;
Бетон – С40/50;
Арматура – 4Ø25, S500
Вес стального профиля и арматуры – 125,1 кг/м.п.
Огнестойкость незащищенной конструкции – R30
Обогреваемы периметр профильный – 0,67 кв.м/м.п.
Обогреваемы периметр коробчатый - 0,67 кв.м/м.п.
Габарит колонны – 450х450мм
Пояса – 450х25мм;
Вес стального профиля – 214,3 кг/м.п.
Огнестойкость незащищенной конструкции – R15
Обогреваемы периметр профильный - 2,68 кв.м/м.п.
Обогреваемы периметр коробчатый - 1,80 кв.м/м.п.
Вариант 1
Уменьшение габаритов колонны – 33%
Уменьшение толщины огнезащитного покрытия – 50%
Уменьшение площади нанесения огнезащиты – от 63% до 75%
Вариант 2

Применение металлоконструкций в строительстве

More Related Content

What's hot

Viewers also liked

More from SteelBuildings.com.ua

Применение металлоконструкций в строительстве