«Профнастил и анкерные упоры в сталежелезобетонных перекрытиях – больше чем конструктив!» Йохен Шольц, Генеральный директор ООО «БАУ-ДС» Арутюнян Севак Норикович, аспирант НИУ МГСУ, научный консультант ГП «Стальные конструкции» BAU – DS Dienstleistungen und Service Услуги и сервис БАУ – ДС 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. Содержание Применение профлиста и гибких анкерных упоров сегодня Преимущества сталежелезобетонных конструкций Гибкие анкерные упоры в закладных деталях Применение анкерных упоров в ПГС Технология приварки анкерных упоров Расчет анкерных упоров в СТО 0062-2009 Нормативные документы проектирования сталежелезобетонных конструкций Расчет анкерных упоров в СП 266.1325800.2016 Роль гибких анкерных упоров в СЖБК Сравнение вариантов перекрытий Конструкция сталежелезобетонной (СЖБ) плиты с профнастилом Сравнение СЖБ плиты с профнастилом и традиционной ЖБ плиты Варианты профнастила для СЖБ перекрытий с различными выштамповками Варианты СЖБ перекрытий, разработанных в России и в зарубежных странах мира Нормативные документы и расчет сталежелезобетонных плит с профнастилом Испытание СЖБ плиты с профнастилом и результаты испытаний Выводы 2 BAU – DS Dienstleistungen und Service Услуги и сервис БАУ – ДС Применение профлиста и гибких анкерных упоров сегодня Упоры - конструктив Профлист – несъёмная опалубка 3 BAU – DS Dienstleistungen und Service Услуги и сервис БАУ – ДС Преимущества сталежелезобетонного строительства Преимущества сталежелезобетонного строительства: • Быстрое возведение конструкций; • Высокая несущая способность при небольшой высоте сечения элемента; • Большие пролёты, обеспечивающие большие свободные пространства без колонн; • Высокая заводская готовность конструкций сокращает время монтажа; • Стальная конструкция и профнастил служит рабочими подмостями; • Возможность на практике приваривать 34 упора в минуту; • Простота разборки. • Для мостов с пролётами от 40 до 80 м – часто самое экономически выгодное решение; 4 BAU – DS Dienstleistungen und Service Услуги и сервис БАУ – ДС Применение анкерных упоров в закладных деталях Закладные детали с приваренными анкерными упорами идеально подходят для соединения стальных конструкций с железобетонными элементами. Закладные детали с анкерными упорами выдерживают высокие нагрузки, даже в местах возникновения растягивающих напряжений. Преимущество в сроках изготовления: ЗД с 4 анкерными упорами за 5 – 7 минут. 5 BAU – DS Dienstleistungen und Service Услуги и сервис БАУ – ДС Применение анкерных упоров в ПГС 6 BAU – DS Dienstleistungen und Service Услуги и сервис БАУ – ДС Применение анкерных упоров в ПГС 7 BAU – DS Dienstleistungen und Service Услуги и сервис Технология приварки анкерных упоров БАУ – ДС Упор: 25 х 525 мм Упор: 19 х 150 мм Ток: 2 300 А Ток: 1 350 А Время: 1,3 сек. Время: 1,4 сек. 8 BAU – DS Dienstleistungen und Service Услуги и сервис БАУ – ДС Расчет гибких упоров в СТО СТО 0062-2009 Пункт 7: Конструктивные решения Формулы для расчета шага между упорами для плиты постоянной толщины и для плиты по профилированному настилу. Пункт 8: Основные положения расчета анкерных упоров в конструкциях 8.1 Дает формулы для расчета предельных сдвигающих усилий на упор (PRd) и сравнивает результат расчета с усилием сдвига на наиболее напряженный анкерный упор (Т1). Если Т1 больше или равно PRd , то требуется увеличить размеры анкерных упоров или их количество. 8.2 Дает формулы для расчета закладных деталей. Для расчетов рекомендуем использовать программное обеспечение StudCalc. 9 Нормативные документы проектирования сталежелезобетонных конструкций BAU – DS Dienstleistungen und Service Услуги и сервис БАУ – ДС Расчетные методики сталежелезобетонных конструкций Рекомендации 1987 года (НИИЖБ и ЦНИИ промзданий) СТО 0047-2005 (ЦНИИПСК им. Мельникова) Hilti, Stako СТО АРСС 11251254.00 1- 2015 СТО 0062-2009 (ЦНИИПСК им. Мельникова) Koster СП 266.1325800.2016 Конструкции сталежелезобетонные Еврокод 4 DIN EN 1994-1-1 DIN EN 1994-1-2 DIN EN 1994-2 10 BAU – DS Dienstleistungen und Service Услуги и сервис Расчет гибких упоров в СП БАУ – ДС CП 266.1325800.2016 позволяет: Производить расчет сталежелезобетонных конструкции, то есть рассматривать металлический и железобетонный элементы, как композитную конструкцию, в которой металл и железобетон работает совместно. Расчет сталежелезобетонных плит с профилированным настилом; Расчет комбинированных балок; Расчет сталежелезобетонных конструкций на внецентренное сжатие и растяжение; Расчет трубобетонных конструкций. 11 BAU – DS Dienstleistungen und Service Услуги и сервис БАУ – ДС Роль гибких анкерных упоров в СЖБК Совместная работа металлической балки с железобетоном должна обеспечиваться с помощью гибких упоров. Стальные балки воспринимают растягивающие усилия, а бетонные элементы – сжимающие усилия. С развитием сталежелезобетонных конструкциях гибкие анкерные упоры заняли лидирующую позицию среди других конструкций объединения стали и железобетона благодаря экономичности производства, простоты приварки и хорошей несущей способности. При совместной работе металла и железобетона, между ними возникает сдвигающее усилие (Sh), несущая способность упора на сдвиг (Prd) должна быть больше, чем это усилие. Prd ≥ Sh Анкерные упоры: 16х200 - Prd=33,65 кН=3,78 Тонна-сила 19х150 - Prd=41,87 кН=4,7 Тонна-сила 12 BAU – DS Dienstleistungen und Service Услуги и сервис БАУ – ДС Сравнение вариантов перекрытий Железобетон в несъемной опалубке из профлиста Н57-0,7 по стальным балкам с шагом 2 м. Нагрузку от пола примем 2 кН/м2 (200 кг/м2) и полезную нагрузку - 3 кН/м2 (300 кг/м2). В традиционном варианте (плита не работает совместно с балкой) допускаемый пролёт прокатной балки №30 при 100% использовании (по допускаемым напряжениям) достигает 5,90 м. При включении плиты в работу совместной конструкции мы получаем допускаемый пролёт – 6,75 м (при s/sдоп. = 50% , определяющей является жёсткость конструкции). 13 BAU – DS Dienstleistungen und Service Услуги и сервис БАУ – ДС Конструкция сталежелезобетонной (СЖБ) плиты с профнастилом 14 BAU – DS Dienstleistungen und Service Услуги и сервис БАУ – ДС Сравнение СЖБ плиты с профнастилом и традиционной Ж/Б плитой Применение СЖБ плиты с профнастилом позволяет: сократить трудозатраты при строительстве на 25–40%; уменьшить массу перекрытия на 30–50%, расход стали на 15% на балки; исключить металлическую или деревянную опалубку; сократить срок строительства на 25%; уменьшить строительную высоту на 10%; повысить безопасность труда и пожарную безопасность на стадии монтажа; увеличить жесткость перекрытий здания при действии горизонтальных нагрузок; разместить коммуникации в гофрах профнастила и т.д. 15 BAU – DS Dienstleistungen und Service Услуги и сервис БАУ – ДС Сравнение технико-экономических характеристик СЖБ плиты с профнастилом и традиционной Ж/Б плитой Источник: технический отчет ООО «Курсор-Холдинг», 2011г. Примечание: размер плит перекрытия - 1,2х6,0 м. 16 BAU – DS Dienstleistungen und Service Услуги и сервис БАУ – ДС Варианты профнастила для сталежелезобетонных перекрытий с различными выштамповками 17 BAU – DS Dienstleistungen und Service Услуги и сервис БАУ – ДС Варианты сталежелезобетонных перекрытий, разработанных в России и зарубежных странах мира Конструкции ComFlor100, ComFlor210 разработки компании TATA Steel Сталежелезобетонное перекрытие с профнастилом типа СКН90Z разработки Группы предприятий «Стальные конструкции» Конструкция Cofrastra Décibel разработки компании Arcelor Mittal 18 BAU – DS Dienstleistungen und Service Услуги и сервис БАУ – ДС Варианты сталежелезобетонных перекрытий, разработанных в России и зарубежных странах мира Конструкция Hoesch Additiv Decke® разработки компании ThyssenKrupp Bausysteme Конструкция Multidesk разработки компании Kingspan 19 BAU – DS Dienstleistungen und Service Услуги и сервис БАУ – ДС Огнестойкость СЖБ плиты с профнастилом При испытании на огнестойкость СЖБ плита с профнастилом показала время сохранения несущей способности и устойчивость до наступления предельного состояния по критерию REI в 91 мин. 20 BAU – DS Dienstleistungen und Service Услуги и сервис Нормативные документы СЖБ плит с профнастилом БАУ – ДС Стандарта организации ГП «Стальные конструкции» На проектирование СТО 57398459-035-2014 СТО 57398459-002-2011 На монтаж СТО 57398459-003-2013 21 BAU – DS Расчет сталежелезобетонных плит с профнастилом Dienstleistungen und Service Услуги и сервис БАУ – ДС Расчет сталежелезобетонных плит с профнастилом На стадии возведения (до набора кубиковой прочности бетона равной 10 МПа) несущей конструкцией является стальной профнастил Расчет на прочность; Расчет на устойчивость стенок гофров настила; Расчет прогиба На стадии эксплуатации несущей конструкцией является железобетонная плита со внешней рабочей арматурой (профнастил) По первой группе предельных состояний: Расчет прочности по нормальным и наклонным сечениям; Расчет по условию обеспечения сцепления настила с бетоном. По второй группе предельных состояний: расчет на образование и раскрытие нормальных и наклонных трещин; определение прогиба плиты. 22 BAU – DS Dienstleistungen und Service Услуги и сервис БАУ – ДС Испытание СЖБ плиты на несущую способность с анкерными упорами и без них Приварка Стад-болта с диаметром 10 мм, и длиной -100 мм Размеры плиты : 120x600x2200 мм Тип профнастила: СКН50Z-600-0,8. Испытание проводилось на чистый изгиб по однопролетной схеме пролетом 2,0 м. 23 Результаты испытании СЖБ плиты во время возведения (бетонирования) BAU – DS Dienstleistungen und Service Услуги и сервис БАУ – ДС В Еврокоде 4 и уже в новом СП 266.1325800.2016 начальные прогибы добавляются к экспуатационным прогибам. 10,0 Прогиб, мм 8,0 6,0 4,0 2,0 0,0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 21 28 Время, дни Среднее арифм. П-1 и П-4 Среднее арифм. П-2 и П-3 Начальный прогиб профнастила из монтажной нагрузки и нагрузки собственного веса при наборе прочности бетона не уменьшается, а наоборот – увеличивается незначительно, независимо от типа подкрепления профилированного настила к опорам. 24 Результаты испытании СЖБ плиты во время возведения (бетонирования) BAU – DS Dienstleistungen und Service Услуги и сервис БАУ – ДС И в российских нормах и в Еврокоде 4 начальные напряжения в стадии эксплуатации не учитываются. Напряжение, кН/см2 15,00 10,00 5,00 0,00 -5,00 -10,00 -15,00 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Время, дни Среднее арифм. П-1 и П-4 (верхняя полка) Среднее арифм. П-1 и П-4 (нижняя полка) 10 11 12 13 14 21 28 Среднее арифм. П-2 и П-3 (верхняя полка) Среднее арифм. П-2 и П-3 (нижняя полка) Начальные напряжения в нижних и верхних полках профнастила менялись незначительно во время набора прочности и соответственно должны быть учтены во время расчета СЖБ плиты во время эксплуатации. 25 BAU – DS Dienstleistungen und Service Услуги и сервис БАУ – ДС Учет начальных напряжений при расчете СЖБ плиты во время эксплуатации а) Начальные напряжения на верхней полке профнастила меняют знак во время эксплуатации, а на нижней полке увеличиваются растягивающие напряжения. б) Напряжения от эксплуатационных нагрузок добавляются на начальных. в) Как и в случае а). 26 BAU – DS Dienstleistungen und Service Услуги и сервис БАУ – ДС Выводы Анкерные упоры и профнастил в СЖБ плитах можно применять не только как конструктив, а как рабочий элемент конструкции; Гибкие анкерные упоры являются лучшей конструкцией объединения стали и железобетона благодаря экономичности производства, простоты приварки и хорошей несущей способности. Необходимо учитывать начальные напряжения и прогибы, возникающие во время возведения монолитных СЖБ плит с профнастилом при расчете плиты во время эксплуатации; Применение анкерных упоров в СЖБ плитах увеличивает несущую способность 1.5 раза. В СЖБ плитах рекомендуется применять профнастил с выштампованными рифами на стенках типа «змейка». 27 BAU – DS Dienstleistungen und Service Услуги и сервис БАУ – ДС СПАСИБО Йохен Шольц: [email protected] www.bau-ds.ru Севак Арутюнян: [email protected] [email protected] www.proflist.ru 28
