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

Empfohlen

Empfohlen

Weitere ähnliche Inhalte

Was ist angesagt?

Was ist angesagt? (20)

Andere mochten auch

Andere mochten auch (20)

Ähnlich wie Современные типы стальных конструкций

Ähnlich wie Современные типы стальных конструкций (20)

Mehr von SteelBuildings.com.ua

Mehr von SteelBuildings.com.ua (7)

Современные типы стальных конструкций