Современные типы стальных конструкций

Современные типы стальных конструкций
и их применение в объектах промышленности
Никита Беляев
ведущий инженер-конструктор
Семинар «Эффективное применение стальных решений в проектировании объектов
промышленного и гражданского назначения», г. Кривой Рог, 27 мая 2015

Правильная постановка задачи
УВЕЛИЧИТЬ МЕТАЛЛОЕМКОСТЬ???
НЕТ
УВЕЛИЧИТЬ ПРОЦЕНТ КОНСТРУКЦИЙ С
РАЦИОНАЛЬНЫМ И ВЫГОДНЫМ ЗАКАЗЧИКУ
ПРИМЕНЕНИЕМ СТАЛИ
Steelbuildings.com.ua
Больше БМЗ в Украине

Проектирование
Информационное моделирование здания (Building Information Modeling или BIM)— это подход к
возведению, оснащению, обеспечению эксплуатации и ремонту здания (к управлению жизненным
циклом объекта), который предполагает сбор и комплексную обработку в процессе проектирования
всей архитектурно-конструкторской, технологической, экономической и иной информации о здании
со всеми её взаимосвязями и зависимостями, когда здание и все, что имеет к нему отношение,
рассматриваются как единый объект.
Для сохранения
конкурентоспособности
Для выхода
на внешние рынки
В кратчайшие сроки следует переходить к 3D-моделированию!!!

Современное производство металлоконструкций
Схема современного производства , в том числе и
заводов металлоконструкций:
Одна из основных причин запроса на
переход к 3D-моделированию –
автоматизация производств оборудованием
с ЧПУ, в которое данные 3D-модели
передаются автоматически.
Это помогает:
1. Снизить трудоемкость производства;
2. Исключить ошибки при ручном вводе
данных.
Иностранный Заказчик часто согласен
платить больше, но работать с
компаниями, использующими
современный подход к
проектированию и производству.
И отечественный, и, особенно,
иностранный Производитель
заинтересован работать с
проектировщиком, который говорит с
ним «на одном языке»

Монтаж
3D-модель дает высокую точность,
позволяет проектировщику видеть
фактическую картину и выполнять
проверки на конфликты.
Получения большинства текущих данных из
3D-модели не составляет труда.
Используя 3D-модель, проектировщик,
в первую очередь, страхует себя от
ошибок и последующих рекламаций
Исключение ошибок в проектной
документации повышает качество,
ускоряет последующие изготовление и
монтаж, в чем заинтересован Заказчик,
Производитель и Монтажник

Проектирование металлоконструкций в 3D
Привычное нам разделение на КМ, КМД и выполнение их раздельно при использовании
3D-модели теряет смысл и не практикуется за пределами СНГ, где уже давно перешли к
информационному моделированию и нет смысла создавать 2-е и более 3D-модели на один
объект.
Заказчику передаются монтажные чертежи (assembly drawings – наши монтажные схемы раздела
КМД) и заводские чертежи (workshop drawings – наши деталировочные чертежи раздела КМД).
Небольшие объекты (до 100т), как правило, проектируются одним конструктором и одним
чертежником в течении месяца. На многие типовые конструктивы в ПО заложены макросы еще
больше облегчающие процесс.
Для больших объектов существуют режимы совместной работы.

Оптимизация решений на основе металлоконструкций
Оптимизации с позиции
изготовления и монтажа
Оптимизация
конструктивной схемы
Современные материалы
и типы элементов
- высокопрочные марки сталей
- балки переменного сечения
- балки с перфорированными,
гибкими либо гофрированными
стенками
- ЛСТК
- членение на отправочные элементы
- укрупнительная сборка
- технология монтажа
- геометрия и топология конструкции;
- количество элементов;
- характеристики узлов;
- пути передачи нагрузок;
- разводка инженерных сетей;
- эксплуатационные характеристики
(полезные площади, освещенность,
вентиляция)

Высокопрочные марки сталей
Преимущества:
- снижение металлоемкости до 20%;
- уменьшение размеров сечения;
Ограничения:
- не оказывают положительного воздействия
на устойчивость конструкций;
- не оказывают положительного влияния на
деформации.
Применение:
- для растянутых элементов;
- для континуально раскрепленных элементов
(например, сталежелезобетонных балок);
- для сильно нагруженных элементов с небольшой
расчетной длинной.
Производство:
Производство конструкций из высокопрочных
сталей требует соответствия сварочных
материалов. И Еврокоды, и действующий с
1 января 2015 ДБН дают указания по выбору
материалов соединений для высокопрочных
сталей.

Балки с перфорированной стенкой
- снижение металлоемкости до 30%;
- пропуск коммуникаций в створе
конструкции;
- криволинейные формы;
- менее трудоемки, чем фермы.
- трудоемки в сравнении со
сплошностенчатыми балками;
- отходность при изготовлении;
- не рекомендуются для высоких уровней
загружения.
- развитые по высоте сечения
- перекрытия с невысокими уровнями загружения и
необходимостью пропуска инженерных сетей;
- покрытия без высоких локальных нагрузок.
могут производится на стандартном для заводов
металлоконструкций оборудовании из листов
либо роспуском катанных и сварных двутавров.

Примеры применения и особенности работы
Особенности работы под нагрузкой
Элементы работают по принципу
«балки Виренделя»
Примеры применения в промышленности

Балки с гофрированной стенкой
- снижение металлоемкости в балках до 35%;
- снижение металлоемкости в колоннах до 15%;
- повышенная крутильная жесткость;
- технологичность.
- неагрессивные и слабоагрессивные среды;
- краны до грузоподъемностью до 20т;
- подвижные локальные нагрузки (для стенок
толщиной до 3мм);
- развитые по высоте сечения;
- перекрытия без подвижных сосредоточенных
нагрузок;
- покрытия.
балки синусоидальной стенкой производятся на
специализированном роботизированном
оборудовании. В Украине есть 2-а таких
производства. В Республике Казахстан
существует практика производства балки с
трапециевидным либо треугольным гофром при
помощи специальных ротационных машин.

Особенности работы под нагрузкой
Элементы работают по принципу фермы.
Полки работают только на сжатие и
растяжение, стенка - на срез. Такое
распределение возникает за счет тонкой
гофрированной стенки, которая работает
как «гармошка» не воспринимая усилия
сжатия и растяжении.

Легкие Стальные Тонкостенные конструкции (ЛСТК)
- низкая металлоемкость;
- цинковое покрытие.
- высокие уровни загружений
- бескрановые здания;
- Фермы эффективны на пролетах до 24м,
прогоны – до 9м;
- системы стеновых и кровельных прогонов;
- бескрановые здания павильонного типа;
- модульные конструкции и здания для временного
размещения людей;
- каркасы зданий средней этажности;
- каркасы малоэтажного жилья;
- панели многоэтажных задний;
- надстройки и другие виды реконструкции жилья;
- МАФЫ (СТО, гаражи, мойки, павильоны)
Профиля ЛСТК производятся одним из двух
методов: 1 – гибка (холодногнутые) на листогибах
и других прессах; 2 – прокатка (холоднокатанные)
на поточных профилегибочных линиях. Основным
методом системного производства ЛСТК является
прокатка.

Элементы ЛСТК имеют большое количество
форм потери устойчивости. Расчетом
допускается местная потеря устойчивости и
потеря устойчивости формы сечения. Один и тот
же профиль в зависимости от характера работы
(изгиб, сжатие и т. д.) будет иметь различные
расчетные сечения и характеристики.
При сжатии При изгибе

Задача конструктора – подобрать правильную комбинацию
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.

Прогоны из ЛСТК:
- снижение металлоемкости;
- цинковое покрытие.
Малоэлементная ферма из ЛСТК
с преднапряженными элементами:
- снижение металлоемкости;
- цинковое покрытие;
- пропуск коммуникаций.
Задача конструктора – подобрать правильную комбинацию
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 оптимизации при реконструкции
Усиление ригеля
Вариантное проектирование показало
существенные преимущества подобных
связей сравнительно с другими
более классическими их типами
Усиление колонны стальной
обоймой

Европейская и Американская школа
Европейская школа
Готова увеличить трудоемкость на заводе
для снижения металлоемкости. Однако
старается максимально упростить монтаж.
Американская школа
Стремится к максимально простым конструкциям.
Готова увеличить металлоемкость, но снизить
трудоемкость изготовления и монтажа.

Еврокоды
Причины перейти на Еврокод:
1. Они распространены;
2. Применение современных технологий;
3. Экономия на огнезащите стальных конструкций;
4. Более точные методики.
Очевидно
Пример:
- В отечественных нормах ЛСТК ограничено
толщиной до 2мм и высотой – до 200мм;
- Пока отсутствует полный комплект норм для
проектирования сталежелезобетонных
конструкций
Пример:
- В отечественных нормах отсутствует
расчетная методика, подобная Еврокодам
- Отсутствует снижение пределов
огнестойкости при наличии систем
активной пожзащиты.
Пример:
В отечественных нормах расчет опорных
плит ведется на изгиб от отпора
фундамента с использованием
коэффициентов Бубнова-Галеркина.
Еврокод дает совсем другую методику,
основанную на продавливании.
по ДБН по Еврокоду
- бетон фундамента – прочнее;
- толщина плиты - до 2-х раз меньше.

Отличия в решениях узлов
Гибкие фланцы толщиной
до 12мм
Нормальной практикой
считаются заводские болтовые
соединения

Гибкий фланец
на неполную высоту
Чаще применяются узлы
Непосредственным
креплением к стенке

Сложные узлы предпочитают
изготовить в заводских
условиях
Не оставляют значительных
допусков на погрешность
фундамента

Отличия в крепеже
Распорные болты Потайные болты
Болты с контролем натяжения Инъекционные болты

Пример оптимизации по эксплуатационным критериям

Оптимизация металлокаркаса промышленного здания

Оптимизация металлокаркаса промышленного здания
1. Балочные конструкции
взамен решетчатых
2. Металлоемкость в 2-а раза
ниже

Примеры оптимизации монтажа
Монтаж резервуаров
методом рулонирования
Монтаж укрупненного
на земле купола весом около 300т
Монтаж покрытия завода
укрупненными блоками
Сложный узел, изготовленный
в заводских условиях

Современные типы стальных конструкций

More Related Content

What's hot

Viewers also liked

Similar to Современные типы стальных конструкций

More from SteelBuildings.com.ua

Современные типы стальных конструкций