Новый ГОСТ на двутавр позволяет ускорить и удешевить производство металлоконструкций

Немногим больше двух месяцев прошло с дня вступления в силу ГОСТ Р 57837-2017 «Двутавры стальные горячекатаные с параллельными гранями полок», а уже есть примеры значительного экономического эффекта при его применении. Так, на днях производственно-строительная компания Новинский завод металлоконструкций (ООО «ПСК НЗМК») в сжатые сроки изготовила для застройщика в Республике Башкортостан на основе двутавра и балок стержневые системы общим весом 92 тонны. Среди этих изделий мостовые и опорные фермы, стропильные конструкции. В Башкортостане ими будут оборудоваться мосты, гидротехнические объекты, своды, высотные ангары и кровли.

Как сообщили «Строительной газете» в ПСК НЗМК, срочный заказ был своевременно выполнен именно благодаря ГОСТ Р 57837-2017. Руководствуясь им, металлурги выпустили двутавровые балки нужного сортамента и под заданные размеры, что позволило заводчанам исключить ряд операций раскроя и пиления. Немаловажно, что при этом удалось значительно снизить отходы металла.

О том, какие еще возможности предоставляет проектировщикам металлоконструкций новый ГОСТ, «СГ» рассказали представители одного из разработчиков ГОСТ Р 57837-2017 – АО «ЕВРАЗ Нижнетагильский металлургический комбинат» – менеджер проекта развития рынка металлоконструкций Евгений Самарин и ведущий инженер по расчету металлоконструкций Данила Мисиюк.

Стык в стык

«Строительная газета»: В связи с чем возникла необходимость в разработке ГОСТ Р 57837-2017?

Евгений Самарин: Он создавался для возможности проектирования многоэтажных зданий на одном сортаменте двутавров. Созданный в 1993 году стандарт Ассоциации предприятий и организаций по стандартизации продукции черной металлургии «Прокат стальной сортовой фасонного профиля. Двутавры горячекатаные с параллельными гранями полок. Технические условия» (СТО АСЧМ 20-93) содержал всего 76 профилей и был абсолютно не приспособлен к проектированию и строительству многоэтажных зданий. Руководствуясь им невозможно было обеспечить эффективное строительство многоэтажек, потому что линейка профилей не позволяла возвести колонну при одном и том же сечении профиля. На нижних этажах надо было использовать более широкий профиль, потому что он имеет максимальное поперечное сечение. На следующих, более высоких этажах, где такая большая несущая способность уже не нужна, профиль постепенно сжимался, что неэффективно с коммерческой точки зрения и усложняет монтаж. Именно таким образом пришлось проектировать и строить гостиницу «Украину», здания МГУ, МИД и другие московские высотки. Двутавры тогда были сварные, потому что прокатных профилей не было, а когда появились прокатные балки, то их использование было заточено на здания промышленного и сельскохозяйственного назначения – в многоэтажном строительстве их было использовать затруднительно по указанной мной причине.

С введением нового ГОСТ на одном прокатном сортаменте можно спроектировать и возвести колонну, ровную от фундамента до крыши, используя, например, линейку двутавровых профилей 30К, в которой насчитывается 21 профиль. При этом на первых этажах здания можно применить профиль 30К21, который выдерживает достаточно большую нагрузку, а на 25-м этаже – профиль 30К1, имеющий меньшее поперечное сечение, потому что стенки и полки у него тоньше, но по внутренней геометрии профиля он одинаковый с 30К21. Благодаря единой внутренней геометрии всех профилей линейки 30К (впрочем, как и всех остальных линеек стандарта), можно состыковать опирающиеся один на другой двутавры в единуюколонну, которая имеет одинаковую толщину снизу доверху здания.

«С.Г.»: Какие научные и производственные силы пришлось задействовать для получения такого впечатляющего результата? И за счет чего он достигнут?

Е.С.: Все делалось на базе Ассоциации «Объединение участников бизнеса по развитию стального строительства» (АРСС), совместными усилиями Центрального научно-исследовательского института строительных конструкций имени В.А. Кучеренко (институт АО «Научно-исследовательский центр «Строительство») и ФГУП «ЦНИИчермет имени И.П. Бардина». Два крупнейших производителя двутавровой балки в России – «ЕВРАЗ» и «Мечел» участвовали в создании этого ГОСТа как консультанты. Отдельно хочется сказать, что данный стандарт был полностью профинансирован бизнесом. В России бизнес, чтобы не стоять на месте, тоже должен что-то делать для развития отрасли. И это абсолютно правильно. К тому же когда разработку стандарта финансируют коммерческие компании, они же и контролируют этот процесс, так что простой смены обложки точно не произойдет. Поэтому данный ГОСТ содержит не только новые профили, а еще и абсолютно новые стали – это стали классов прочности 390 и 440. Именно они и позволяют зданию быть крепче и легче.

Данила Мисиюк: Я использую новые стали при проектировании сильно нагруженных конструкций. Там, где конструкции необходима повышенная прочность, там и используются эти стали. При этом металлоемкость снижается до 30%, и есть примеры, когда она доходит до 42%. Да и вся конструкция получается легче. Самый очевидный эффект, где можно использовать высокопрочные стали – это колонны сильно нагруженных зданий и сооружений. Их можно использовать также в большепролетных фермах. У нас сейчас разрабатывается серия одноэтажных промышленных зданий, в которых мы используем достаточно известные, но почему-то мало распространенные инженерные решения. Например, мы используем уголки в ригельных конструкциях с шпренгельной фермой. В такой конструкции высокопрочные стали позволяют применить профиль, который на порядок меньше обычного. Соответственно, уменьшается и сечение, и вес конструкции, ферма становится компактней, отсюда экономия, в том числе на отоплении здания.

БЕЗ НАКЛАДОК НЕ ОБОЙТИСЬ, НО ИХ СТАЛО МЕНЬШЕ

«С.Г.»: Поскольку двутавры опираются друг на друга стык в стык, для их соединения между собой используется минимальное количество накладок. Но ведь чтобы обеспечить единую внутреннюю геометрию профиля, стенки и полки двутаврового профиля в новом ГОСТ стали толще, чем прежде, а значит под такой профиль нужны и новые накладки. Что из себя будут представлять новые узловые соединения?

Д.М.: Сейчас как раз разрабатываются новые узлы под данные профили. Действительно, стенки и полки у них стали толще, поэтому и узлы становятся несколько проще, что существенно удешевляет конструкцию. Новые узлы будут иметь минимум элементов усиления – монтажных сварочных столиков и ребер жесткости. Узлы получаются более компактные, чем раньше, а значит, на колоннах нет никаких выступов, и эффективная площадь этажа расширяется.

Раньше, когда использовался сортамент СТО АСЧМ, нужны были монтажные накладки, с помощью которых сначала выравнивали внутренние и внешние грани стенок и полок двутавра для того, чтобы они шли в одну линию. И только после этого в ход шли рабочие накладки, которые обеспечивают соединение двутавров. Сейчас из-за того, что у нас высота внутренней стенки одинаковая, полки верхней и нижней колонны по внутренней грани ровные, и чтобы их соединить, теперь можно вообще убрать дополнительные монтажные накладки и сделать только рабочие, соединив ими внутренние грани. Либо, если мы хотим сжать полки с двух сторон, использовать только одну монтажную накладку с внешней стороны двутавра. 

«С.Г.»: Предусматривается ли при этом сварка?

Е.С.: Колонна возводится, чаще всего, на болтах. Сейчас в строительстве тренд на метизные соединения. Их применение связано с упрощением конструкции колонн: если прежде в узлах было 8-9 элементов, то теперь в них 4-5 элементов. То есть старый узел был в два раза сложней.

«С.Г.»:На какой стадии находится разработка этих узлов?

Е.С.: Новые узлы примыкания сейчас испытываются в Перми. ЕВРАЗ тесно сотрудничает с научными институтами, в том числе, с Пермским национальным исследовательским политехническим университетом. Там, в испытательной лаборатории узлы помещают на стенд и ломают их под очень большим давлением. Натурные испытания позволяют определить пиковые и рабочие нагрузки.

МЕЧТЫ И РЕАЛЬНОСТЬ

«С.Г.»: Одно дело создать новый стандарт, и совсем другое – привести в соответствие с ним прокат ЕВРАЗа. Насколько соответствует производимая холдингом продукция тем возможностям, которые предоставляет проектировщикам ГОСТ Р 57837-2017?

Е.С.: Чтобы не делать революции в проектировании зданий из двутавра, все профили из СТО АСЧМ 20-93 мы включили в новый ГОСТ. То есть мы просто логически расширили линейки профилей, чтобы из них было удобнее проектировать здания. Все 76 профилей из старого сортамента вошли в новый ГОСТ, в котором вместе со старыми профилями насчитывается 302 профиля. При этом нужно сказать о том, что ЕВРАЗ еще до введения нового ГОСТа запустил освоение новых профилей на своем стане, потому что это освоение представляет собой длительный и дорогостоящий процесс. Чтобы сделать новый профиль, нужно потратить немалые деньги и немало времени на сборку и запуск валков и на пробные прокаты. Это десятки миллионов рублей! И на данный момент ЕВРАЗ уже делает более 150 профилей из нового сортамента, это не включая 76 из старого сортамента. Таким образом, в рамках ГОСТ 57837-2017 осталось начать производство еще 76 профилей. А в общем ЕВРАЗ уже производит более 300 двутавровых профилей, включая зарубежные профили.

Алексей Торба

«Строительная газета», 27 июля 2018 г.

На снимках: Евгений Самарин; Данила Мисиюк

Фото автора