Статьи о бескаркасном строительстве

Технологии бескаркасного арочного строительства приобретают в России все большую популярность. Причины очевидны: высокая производительность при строительстве, низкая себестоимость, надежность и долговечность строительных объектов.

В настоящее время для бескаркасного строительства применяются, в основном, два типа профилированного листа: 300х110 (типа К-СПЭН) и 600х200 (типа СУПЕР СПЭН). Какой же из них лучше? Однозначного ответа на этот вопрос нет. У каждого есть свои преимущества и свои недостатки. Попытаемся детально в них разобраться.

Экономичность.

Коэффициент использования металла (отношение площади кровли к площади используемой заготовки) для профиля 300х110 равен 50%, для профиля 600х200 же 60%.

Однако здесь есть «подводный камень»: в первом случае заготовкой служит штрипс шириной 600 мм, во втором – 900 мм. Обе позиции вполне доступны – производитель листа на линии продольной резки нарежет металл на полосы любой ширины. Но из листа стандартной ширины 1250 мм получаются 2 штрипса по 600 мм плюс полоса 50 мм, или один штрипс 900 мм плюс полоса 50 мм плюс обрезок 300 мм– такова технология большей части линий продольной резки листового метала – причем заказчику придется заплатить и за обрезки!

Допустим, полоса шириной 50 мм пойдет, например, на кляммеры, а что делать с полосой 300 мм? Получается, что во втором случае коэффициент использования металла не 60, а 43%.

 

Производительность.

В случае использования профиля 600х200 монтаж должен вроде бы идти быстрее, но…При ширине конструкции 20 м масса одного арочного элемента длиной 28 м при толщине листа 1,2 мм составит для профиля 300х110 – 158 кг, а для профиля 600х200 – 240 кг. Учитывая, что одиночные элементы переносятся и монтируются вручную, при ограничении нагрузки на одного человека 20 кг, устанавливаем состав бригады в первом случае – 8 человек, во втором -12 человек.

Возможности.

Для профиля 300х110 регламентируется ширина пролета от 3 до 24 м; для профиля 600х200 – от 15 до 32 м. Но это техническая возможность изготовления арочного элемента, не более того! Ширина пролета ограничена прежде всего его несущей способностью. Россия – не штат Техас, здесь бывает, что и снег выпадает. Таким образом, подходим к проблеме надежности.

 

Надежность.

Надежность и долговечность конструкции определяются, в первую очередь, достоверностью прочностного расчета. Дело это весьма непростое. Необходимо учесть волнистость поверхностей, жесткость фальцевого соединения, степень повышенной деформативности арочных элементов, в особенности при несимметричных нагрузках.

Для профиля 300х110 специалисты ЦНИИПСК имени Мельникова провели ряд расчетов, согласно которым были достоверно и точно рассчитаны несущие способности бескаркасных арочных конструкций.

В основе данных расчетов лежит метод конечных элементов, он учитывает геометрическую нелинейность, несовершенства формы, воздействие торцовых стен, и многие другие факторы, которые не менее важны в работе по монтажу и строительству. Эта программа позволяет наиболее эффективно и рационально установить область применения арочных конструкций такого типа, в зависимости от таких факторов, как радиус кривизны, толщина металла, ширина пролета, высота конструкции и т.п.

С профилем 600х200 дело обстоит сложнее. Американская программа «COSMIC» для такого профиля учитывает не все эксплуатационные факторы, характерные для российского климата (во всяком случае, нам известны неудачные примеры ее использования в местных условиях).

Вот что пишет журнал "Монтажные и специальные работы в строительстве", №7/2004:

«…Проектирование и расчет арочных сводов имеют ряд особенностей, обусловленных в первую очередь тонкостенностью профилей, их повышенной деформативностью, несимметричностью сечений, начальными несовершенствами формы, гофрировкой полки и стенок профиля при его вальцовке и другими факторами. Известно, что в тонкостенных гнутых элементах профиля возможны потеря местной устойчивости граней и частичное их выключение из работы. В результате геометрические характеристики этих профилей (эффективная площадь поперечного сечения, моменты сопротивления и инерции) снижаются в зависимости от уровня сжимающих напряжений и соотношения ширины и толщины сжатых граней. Задача усложняется при наличии гофрированных участков.

При этом геометрические характеристики профиля зависят от знака изгибающего момента, от того, с какой стороны профиля возникают сжимающие напряжения, а также от радиуса вальцовки профиля и, соответственно, от размеров гофров на полке и стенках профиля. После местной потери устойчивости гнутые профили, как правило, продолжают работать в закритической стадии. Все это приводит к большому разбросу справочных величин. Так, сопоставление геометрических характеристик корытообразного профиля высотой 200 мм и толщиной 1,5 мм по ТУ, выпущенным в 1997 и 1999 гг., по данным фирмы MIC и расчетным данным по рекомендациям Eurocode 3, дает отличие более чем в 2 раза...Опыт проектирования бескаркасных конструкций арочных сводов и их строительства показал, что для успешного применения данной конструктивной системы необходимы ее адаптация к требованиям российских нормативных документов, а также выполнение комплекса работ по ее сертификации.» 

(П.Г. Еремеев, д-р техн. наук, проф., Д.Б. Киселев, М.Ю. Арменский, инженеры (ГУП ЦНИИСК им. Кучеренко)

Как нам представляется, свой вклад в погрешность расчетов вносят также следующие факторы:

- недостаточно жесткое фальцевое соединение (в отличие от профиля 300х110);

- трапециевидная форма профиля (с наклонными ребрами жесткости) провоцирует потерю устойчивости при критических нагрузках.

Исходя из вышеизложенного, более предпочтительным, на наш взгляд, является профиль 300х110. Подтверждением этого заключения служит наш более чем 5-летний опыт строительства и эксплуатации бескаркасных арочных конструкций, а также сотни ангаров, спорткомплексов, гаражей и т.п., построенных с помощью оборудования нашего производства во всех климатических районах нашей страны, а также Казахстана, Белоруссии, Армении и ряда других стран.

(С) Ажурсталь