Ошибки при проектировании стальных конструкций

Классификация ошибок в проектировании стальных конструкций

Концептуальные ошибки

Это ошибки принципиального и концептуального характера, они возникают на начальном этапе проектирования и влияют на подход к проектированию и структуру будущей конструкции. Часто они формируются уже на этапе формирования технического задания, иногда даже не в конкретном разделе с описанием требований к конструктивным решениям, а в общих чертах.

• Некорректный выбор типа конструкции (например, использование балочной системы там, где целесообразнее рамная конструкция);
• Недостаточный учет внешних климатических и эксплуатационных условий (климат, агрессивная среда, вибрация и др.);
• Неверная оценка действующих нагрузок и ситуации в целом (неучтённые динамические воздействия, неявные снеговые нагрузки и прочее);
• Ошибочная оценка требований надежности и долговечности, предъявляемых заказчиком или нормами строительства.

Интересно, что такие ошибки легко предотвратить, внимательно работая над техническим заданием, договором и приложениями к нему. Также выявлению данных факторов помогает концептуальное или эскизное проектирование — для большинства объектов строительства это жизненно необходимый этап. Как правильно должно быть составлено ТЗ и приложение к договору мы разберем в отдельных материалах.

Расчётные ошибки

Ошибки инструментального характера, связанные с проверками, расчетами и инженерными вычислениями:

• Использование некорректных формул и методик расчёта;
• Применение устаревших или несоответствующих норм и стандартов;
• Ошибки в задании исходных данных (геометрические размеры, физико-механические свойства материалов и др.);
• Игнорирование влияния второстепенных факторов, отражающихся на прочности и устойчивости конструкции.

Как избежать:

• Проверка расчетов независимыми специалистами (как внутри одной организации, так и внешними аудиторами);
• Использование актуальных нормативных документов (применение справочно-правовых систем);
• Верификация расчетов программными комплексами (SCAD, LIRA и др.).

Конструктивные ошибки

Возникают при разработке детализированных чертежей и схем соединений отдельных элементов:

• Выбор неоптимального сечения элементов (перерасход металла или, напротив, недостаточное сечение);
• Некорректное проектирование сварных швов и болтовых креплений;
• Отсутствие или неправильное выполнение антикоррозионной защиты;
• Ошибки в выборе типов соединительных элементов и способов сопряжения конструкций.

Как избежать:

• Проверка узлов на технологичность (собираемость узлов на монтаже);
• Соблюдение рекомендаций по защите от коррозии (учет требований технического задания, норм и рекомендаций производителей составов);
• Анализ нагрузок в соединениях (отображение в ведомостях усилий прикрепления для элементов, выравнивание коэффициентов использования сечений).

Технологические ошибки

Проявляются на стадиях производства и монтажа конструкций:

• Трудная реализуемость предложенной конструкции в условиях реального производства;
• Невыполнение технологических допусков и отклонений размеров;
• Проблемы транспортировки и сборки крупных элементов;
• Непродуманная или неэффективная последовательность монтажных работ.

Как избежать:

• Взаимодействие с производителями конструкций на этапе проектирования;
• Разработка технологических карт;
• Учет логистических ограничений.

Организационно-человеческий фактор

Эта группа ошибок обусловлена деятельностью участников процесса проектирования:

• Недостаточная компетентность специалистов-проектировщиков;
• Плохая коммуникация между членами проектной команды;
• Нарушение установленных регламентов и процедур проверки документации;
• Жёсткие сроки и ограниченный бюджет, что вынуждает спешить и пренебрегать качеством.

Как избежать:

• Повышение квалификации сотрудников;
• Внедрение системы контроля качества;
• Четкое распределение зон ответственности;
• Управление проектными данными.

ТОП-3 типовые проблемы при проектировании стальных конструкций, которые видим мы в работе

Инженерный центр Evraz Steel Engineering специализируется на поддержке проектировщиков, помогая им избежать ошибок, связанных с особенностями фасонного проката. Наша команда обладает глубокой экспертизой в области стального строительства и оптимизации экономических показателей стальных конструкций.

Наши ключевые принципы:

• Экономичность
• Доступность
• Реализуемость

Нерациональное назначение стали или класса прочности

Проектировщики часто не используют весь перечень производимых сталей для фасонного проката. В проекты закладываются прокатные двутавры только из стали С255, из-за этого возрастает металлоёмкость.
Использование сталей С355 и С390 во многих случаях позволяет перейти на меньший типоразмер двутавра. Важно отметить, что стоимость прокатных балок в зависимости от класса прочности стали возрастает медленнее, чем стоимость балок с увеличением их массы.
Так, сталь С390 для двутаврового проката дороже стали С355 менее чем на 1%, но увеличивает R_y на 7-9%. Дополнительно снижаются затраты на логистику и нагрузки на фундаменты.

Подробнее о том, где использовать С390, мы рассказали в статье.

Одна из самых частых ошибок, которую мы видим в проектах, — указание стали С245 и С345 по устаревшему ГОСТ 27772-2015 для фасонного проката. Профили производят из стали С255 и С355 по ГОСТ 27772-2021.

Мы всегда рекомендуем указывать актуальные наименования, чтобы избежать проблем при закупке. Также это даёт возможность повысить сопротивление стали до 12%, при тех же позициях профилей.

Неактуальность используемых сортаментов

Во многих проектах до сих пор используются неактуальные сортаменты. Это приводит к потере времени на пересогласование или перепроектирование уже на стадии закупки, поскольку геометрия аналогичных типоразмеров в устаревших и действующих сортаментах может значительно отличаться.

К примеру, для горячекатаных двутавров указывается неактуальный ГОСТ 26020-83, геометрия профилей в котором отличается от актуального ГОСТ 35087, по которому их производят.

Отсутствие нужных профилей в регионе на момент закупки

Часто в проекты закладывают профили, которые либо не производятся, либо они в моменте отсутствуют в регионе строительства.

Локальный дефицит стальной продукции — это нормальное явление, поскольку прокат — рыночный и конкурентный продукт. Его наличие на складах зависит от сезона, региона, спроса и других факторов.

К примеру, в восточных регионах РФ плотность заводов металлоконструкций достаточно низкая, что делает особенно актуальным сокращение трудозатрат на изготовление за счёт применения фасонного проката взамен сварных или гнутых сечений.

Доступность того или иного фасонного профиля в конкретном регионе удобно проверять на Маркетплейсе стального проката, разработанного ЕВРАЗом: Сервис поиска и подбора фасонного проката Steelradar.

Также важно учитывать ситуацию на рынке. Эта проблема встречается достаточно часто, потому что за обилием инженерных задач проектировщики не учитывают стоимость используемых профилей. Замена дорогих труднодоступных сечений всегда помогает снизить стоимость металлоконструкций. К таким профилям можно отнести:

• крупный швеллер (20П и более);
• крупный угол (140х9 и более).

Резюме

Наш опыт говорит о том, что большое количество ошибок рождается на начальных этапах проектирования, и чем раньше они допущены, тем болезненнее становится их исправление.