Инфраструктурное строительство
alt image

Применение в строительстве мостов традиционных сталей имеет ряд недостатков, в числе которых увеличение толщин элементов поперечных сечений пролетных строений, ведущее к удорожанию моста. Благодаря сталям классов с460 и с690 можно оптимизировать проекты мостов, что повысит эффективность строительства, прочность и долговечность объектов.

Николай Смирнов

Руководитель проектов в направлении перспективного инжиниринга «Северстали»

Марки стали 15ХСНД и 10ХСНД классов прочности С345, С390 ограничивают возможности оптимизации проектов с точки зрения металлоемкости и сроков их реализации, а также не позволяют оптимально использовать ресурсы с точки зрения нагрузки на экологию. Альтернативой являются новые марки классов прочности С460, С690.

Результаты сравнения

Инженерная оценка и технико-экономическое сравнение старых марок С345, С390, новых Powerweld 460 (С460), Powerweld 690 (С690) и разрабатываемых С1100, С1300 проводились АО «Институтом «Стройпроект». Целью исследования было определение экономического эффекта от сокращения расхода стали в различных типах пролетных строений на примере расчетной схемы Западного скоростного диаметра в Санкт-Петербурге. Рассматривались несколько конструкций.

Powerweld

460

Powerweld

690

— новые марки стали высокой прочности

Сталежелезобетонное пролетное строение по схеме 3×84 м рассчитано на четыре полосы автомобильного движения и обладает шириной 19,8 м. Пояса главных балок имеют постоянную ширину 2,4 м и переменную толщину от 16 до 50 мм, что соответствует действующим расчетным усилиям. Длина монтажных блоков — 12 и 15 м.

Сталежелезобетонное пролетное строение по схеме 102+126+102+2×84 м рассчитано на восемь полос автомобильного движения и имеет ширину 38 м: две проезжих части шириной по 17,5 м, с разделительным ограждением между ними, два служебных прохода шириной по 0,75 м.

Прикрепления элементов решетки главных ферм к фасонкам-вставкам на поясах выполнены на высокопрочных болтах. Главные фермы объединены между собой поперечными связями с шагом 12 м, расположенными в плоскости раскосов решетки. Ортотропная плита — сварная по листу настила и с фрикционными соединениями на высокопрочных болтах М22 по продольным и поперечным ребрам жесткости.

Поперечные ребра ортотропной плиты — таврового сечения. Стенка высотой 680 и 780 мм, толщиной 12 мм. Высота ряда участков плиты, на которых предусмотрена установка опор освещения и рам дорожных знаков, различается. Пояса поперечных ребер — разного сечения. В зависимости от действующих усилий, от 260×16 до 400×32 мм.

За 100% был принят общий расход стали марки С390.

При переходе на сталь марки С460 максимальное снижение металлоёмкости составило 10%.

При переходе на С690 – от 13 до 27%.

При применении перспективных марок С1100/С1300 потенциальный эффект снижения металлоёмкости – до 41%.

Выводы и рекомендации

  • Применение сталей высокой прочности класса С460 является перспективным направлением развития стального мостостроения. При их использовании расход металлоконструкций может быть уменьшен в среднем на 4-6%. Применение сталей высокой прочности класса С690 также является перспективным, При их использовании расход металлоконструкций может быть уменьшен в среднем на 10-15%.
  • Применение стали С460 и С690 возможно для следующих элементов пролетных строений: нижние и верхние пояса главных балок, стенки опорных блоков, опорные ребра и диафрагмы, накладки в стыках главных балок.
  • При экономическом сравнении не учтен положительный экономический эффект от применения стали марки С460 и С690. Затраты могут быть снижены за счет перевозки пролетного строения железнодорожным транспортом, окраски пролетного строения как на стадии строительства, так и на стадии эксплуатации сооружения. Уменьшение веса пролетного строения поспособствует снижению затрат на строительство опорных частей и фундаментов моста.
  • Дополнительным преимуществом от изготовления пролетных строений из сталей С460 и С690 видится уход от использования пакетных поясов, а при возможности изготовления проката с шагом 2 и 3 мм — снижение веса металлоконструкций за счет более полного использования сечений элементов пролетного строения.
  • С 1 июля 2021 года марка С460 включена в перечень применяемых материалов СП 35.13330.

    на

    4–6

    %

    может быть уменьшен расход металлоконструкций при применении сталей высокой прочности класса С460

    Справка

    В рамках совместной работы «Северстали» и НИЦ «Мосты» АО «ЦНИИТС» были проведены комплексные исследования сталей С460 и С690. Вот их результаты:

    · определены параметры болтовых соединений;

    · определены требования, предъявляемые к монтажным фрикционным соединениям;

    · определены требования, предъявляемые к монтажным сварным соединениям;

    · разработана технология выполнения болтовых и сварных монтажных соединений;

    · исследованы свойства многоцикловой выносливости и параметры остаточных напряжений после прохождения 2 млн циклов приложения нагрузки;

    · разработана методология расчета конструкций с учетом специфики работы сталей С460 и С690, а также наличия динамических нагрузок.

    В НИЦ «Мосты» выполнили углубленный анализ результатов проведенных испытаний новых видов стального проката и сделали вывод: марки С460 и С690 соответствует всем современным требованиям к стальному мостостроению. На основании исследований определена предполагаемая область применения и разработан стандарт организации, на который можно опираться при проектировании новых конструкций пролетных строений либо при ремонте и реконструкции старых мостов. Основные положения этого стандарта найдут отражение при разработке очередной редакции свода правил СП35.13330.2011 (изм. №1, 2, 3).

    Источник: журнал «ДОРОГИ. Инновации в строительстве»

    Комментарии

    Авторизуйтесь или зарегистрируйтесь, чтобы иметь возможность оставлять комментарии.

    Вам может быть интересно