Замена поясов ферм пролетом 50 метров

На этапе реализации проекта балочного перехода трубопровода (линейного сооружения для нефтегазовой промышленности) заказчик столкнулся с серьёзными проблемами, связанными с назначением сечений элементов в проектной документации (КМ). Инженерной командой ЕВРАЗ были предложены и обоснованы изменения, направленные на повышение технологичности и обеспечение доступности материалов.

Исходная ситуация

Проектная документация (КМ) на строительство балочного перехода содержала конструктивные решения, которые оказались нереализуемыми или чрезмерно трудоёмкими в производстве.

Балочный переход — пространственная решётчатая конструкция, состоящая из двух параллельно расположенных ферм, связанных между собой горизонтальными связями по верхним и нижним поясам и вертикальными связями по стойкам.

Исходные данные:

• Пролёт балочного перехода: 50 м;
• Ширина по осям ферм: 2,5 м;
• Высота по осям ферм: 3 м;
• Строительный подъём в середине пролёта: 100 мм;
• Фермы: с параллельными поясами;
• Система решётки: треугольная со стойками.

Рисунок 1 — Конструктив балочного перехода

В первоначальном варианте металлоконструкции фермы были приняты в следующих сечениях:

• Пояса и раскосы: горячекатаные равнополочные спаренные уголки;
• Стойки: широкополочный двутавр.

Выявленные проблемы

Устаревшие и недоступные профили

1. Недействующие стандарты

   Сечения верхних и нижних поясов ферм назначены из спаренных уголков по ГОСТ 8509-86, который не действует на территории РФ.

2. Недоступность профилей

   Заложенные сечения из спаренных уголков для поясов ферм — 250х16 и 200х14 из стали С390 не производятся отечественными металлургическими предприятиями и недоступны на рынке.

Высокая трудоемкость изготовления

Пояса ферм, выполненные из спаренных уголков (2L250x16 и 2L200x14), имеют большую трудоемкость изготовления по сравнению с поясами из цельного сечения. Использование спаренных уголков увеличивает количество операций на производстве.

Сложность монтажных стыков

Монтажные стыки ферм были запроектированы фланцевыми на болтах с контролируемым натяжением. Это решение отличается высокой трудоемкостью, поскольку требует специальной обработки поверхности фланцев и строгого контроля натяжения высокопрочных болтов.

Предлагаемые конструктивные решения

Для решения указанных проблем и повышения технологичности конструкции были предложены следующие изменения:

Замена спаренных уголков на прокатный двутавр

Предложено внести изменения в сечения верхних (ВП) и нижних (НП) поясов ферм, заменив спаренные уголки на прокатный двутавр серии К по ГОСТ Р 35087-2024 из стали С390 (БАЛМАКС) по ГОСТ 27772-2021.

Изготавливать фермы с поясами из прокатного двутавра значительно быстрее, чем из спаренного угла — уменьшается количество операций на производстве:

• Распилка и торцовка элементов — сокращается в 2 раза.
• Подъём элементов краном — сокращается в 4 раза.
• Сверловка прокатного двутавра проще — можно применить станки с ЧПУ, с высокими оборотами сверления. Для уголка приходится использовать сверлильные станки без автоматики с более низкой скоростью сверления.
• Спаренные углы не поддаются повторной дробеструйной обработке из-за малого расстояния между ними.
• Из-за малого зазора между углами увеличивается время окраски конструкции — требуется ручная доработка. Качество покраски снижается.

Замена фланцевых соединений на узлы на накладках

Предложено заменить трудоёмкие фланцевые соединения на крепления на накладках с болтами без контролируемого натяжения.

• Двойные накладки t10 на стенку и пояса, болты М24 класса 8.8, 32 болта на 1 узел.

Результаты и экономический эффект

Повышение технологичности и снижение трудоемкости

• Сокращение трудозатрат: Изготовление поясов из прокатного двутавра происходит значительно быстрее. Предложения по замене узлов соединений направлены на сокращение трудоемкости изготовления деталей конструкции и установки металлоконструкций на строительной площадке.
• Улучшение качества и долговечности: Замена позволяет избежать коррозии спаренных углов, возникающей из-за непрокрашивания зазора между профилями. Также сокращается количество сварных швов в конструкции за счет сплошного сечения поясов.

Снижение металлоёмкости

Замена сечений позволила сократить металлоёмкость конструкций. В пересчете на погонный метр, сокращение массы составило:

• ВП: 2L250x16 (123,1 кг/м) заменен на 30К1 (87,0 кг/м) — снижение на 29%.
• НП: 2L200x14 (85,6 кг/м) заменен на 20К2 (49,9 кг/м) — снижение на 42%.

Сроки реализации и экспертиза

Несмотря на пересогласования проектных решений, удалось выдержать планируемые сроки поставки, в том числе за счет сокращения сроков изготовления конструкций. Предлагаемые изменения не потребовали повторного прохождения экспертизы на основании пункта 3.8 статьи 49 Федерального закона № 190-ФЗ «Градостроительный кодекс Российской Федерации».