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»
Вам может быть интересно
«Северсталь» поставила трубошпунт для возведения временных мостов на участке ВСМ в Тверской области
«Северсталь» поставила 900 тонн трубошпунта для берегоукрепления в рамках программы развития транспортного комплекса Москвы
«Северсталь» вывела на рынок арочную крепь из холодногнутого профиля собственной разработки
«Северсталь» расширяет экспортное предложение шпунтов Grani для Казахстана
«Северсталь» разработала и запатентовала решение для строительства тоннелей под действующими путепроводами
«Северсталь» и РУТ (МИИТ) будут готовить инженеров нового поколения для транспортной отрасли
«Северсталь» реализовала комплексное инженерное решение при строительстве мультимодального портового хаба в Татарстане
«Северсталь» осуществила первую поставку готовых мостовых конструкций для реконструкции Рогачевского моста в Московской области
Порты меняют профиль
«Северсталь» запустила собственное производство стеллажных систем
Новости инфраструктуры
«Северсталь» расширяет инженерное сопровождение гидротехнических работ на базе Центра «Северсталь Инжиниринг»
«Северсталь Стальные Башни» возобновили производство башен ветроэнергетических установок
«Северсталь» впервые поставляет трубы большого диаметра для строительства метрополитена в Санкт-Петербурге
