Цель оптимизации
Снижение металлоемкости покрытия за счет применения стали повышенной прочности С390.
Исходные данные
Объект — Цех для переработки мясной продукции АПХ Мираторг, Брянская область.
Сетка колонн здания — 12 х 12 м. Колонны железобетонные.
Покрытие — стальные стропильные и подстропильные фермы. Пояса и решетка ферм из прокатного двутавра.
К нижним поясам покрытия подвешивается оборудование.
Рисунок 1 — Общий вид каркаса
Проектное решение
Стропильные фермы расположены с шагом 6 м. Предусмотрены подстропильные фермы пролетом 12 м.
Горизонтальные связи расположены по верхнему поясу.
Использовано 6 типов ферм, а также главные и второстепенные балки покрытия. Фермы и балки запроектированы из прокатных двутавров по СТО АСЧМ 20-93 из стали класса прочности С345.
Рисунок 2 — Разрез по подстропильным фермам
Рисунок 3 — Разрез по стропильным фермам
Оптимизация
Рассмотрено применение стали повышенной прочности С390 для прокатных двутавров.
- балки и связи покрытия
Определяющим фактором при подборе сечений балок покрытия для данного объекта являются прогибы, поэтому использование стали класса выше, чем принятая в проекте С345, является нецелесообразным.
Сечения связей покрытия определены по предельным гибкостям, поэтому использование высокопрочной стали для них также нецелесообразно; - фермы покрытия
Элементы стропильных и подстропильных ферм подобраны из условий прочности и устойчивости. Повышение класса прочности стали для таких элементов позволяет перейти на меньшее сечение;
- подстропильные фермы:
- верхний пояс 30К2 С345 → 30К1 С390;
- нижний пояс 25К1 С345 → 25Ш1 С390;
30К1 С345 → 30Ш1 С390; - раскос 20Ш1 С345 → 20Б1 С390.
- стропильные фермы:
- верхний пояс 25К2 С345 → 25К1 С390;
- нижний пояс 25К1 С345 → 25Ш2 С390;
20К2 С345 → 25Ш0 С390; - раскос 25Б1 С345 → 20Б1 С390;
- стойка 25Ш1 С345 → 25Ш0 С390.
Рисунок 4 — Сечение элементов подстропильной фермы, сталь С390
Рисунок 5 — Сечение элементов стропильной фермы, сталь С390
Результаты
Сокращение расхода стали на фермы покрытия на 12% за счет применения сортамента горячекатаных двутавров по ГОСТ Р 57837 и стали повышенной прочности С390.
Металлоемкость ферм покрытия в исходном проекте составляла около 580 тонн, вследствие оптимизации масса сократилась до 512 т.
Преимущества:
- для заказчика — экономический эффект составляет около 8 млн рублей (расценки приняты на 2018 г.) затраты на изготовление и монтаж стальных элементов;
- для проектировщика — достигнута низкая металлоемкость каркаса за счет применения стали повышенной прочности С390;
- для ЗМК — снижение затрат времени и средств на следующих этапах:
- доставка металлопроката на завод-изготовитель стальных конструкций;
- изготовление стальных конструкций;
- доставка готовых конструкций на площадку строительства.
