Остались вопросы

Ошибки в проектировании дорожных объектов, и как их избежать

Александр Пилягин

 

Надо ли изобретать что-либо, если все уже давно изобретено? Просто все следует использовать разумно.

 

                Занимаясь производством элементов для инженерных сооружений из гофрированного металла – водопропускных труб и арочных конструкций малых засыпных мостов, используемых при строительстве автомобильных дорог, за период более двадцати лет отработана технология и накоплен опыт, обеспечивающий выполнение рекомендаций и требований действующих нормативных документов. Особенностью таких конструкций является то, что в период эксплуатации, а это более 35 лет, на них не выполняются ремонтные и восстановительные работы.

 

Работа по единым стандартам


                Для обеспечения надежности и долговечности водопропускных дорожных сооружений все участники строительства: заказчики, проектировщики, изготовители конструкций, дорожные строители – обязаны работать по единым понятным правилам, прописанным в нормативных документах. К сожалению, на практике в большинстве случаев проект изначально содержит решения с отступлением от нормативных документов. Надеясь на то, что эта статья найдет читателя, имеющего отношение к дорожному строительству, и, полагая, что эти ошибки очевидны не только нам – производителям, хочется верить, что в нормативной базе все же появятся дополнения и изменения.


    При проведении экспертизы проекта в обязательном порядке следует обращать внимание на раздел 6 ОДМ 218.2.001-2009 «Рекомендации по проектированию и строительству водопропускных сооружений из металлических гофрированных структур на автомобильных дорогах общего пользования», а именно п. 6.1.5, требования которого определяют необходимость расчетов конструкций, стоимостные расчеты с данными оценки и сравнения вариантов. При исполнении этих требований, к примеру, в части расчета болтовых соединений по расчетному сопротивлению в сечении, определяется диаметр болта и марка стали, у которой допускаемое напряжение на срез выше расчетного, а исходя из условий эксплуатации, выполняется подбор марки стали на хладостойкость, если сооружения эксплуатируются в районах с t° -40 °С и ниже. Как правило, в проектах для климатического района с t° -40 °С и ниже указывается класс прочности болтов 8.8 (с     ср = 2500 кг/см2), и это при том, что ОДМ 218.2.001-2009 и ГОСТ 32871-2014 на трубы дорожные водопропускные допускают применение сталей марок 35, 40 с     ср = 1300 кг/см2 с хладостойкостью -40 °С и ниже. Если расчетное сопротивление 900÷1100 кг/см2, зачем в проекте конкретизировать класс прочности 8.8, а это сталь 35Х, 38Х и др., цена на которые в 1,5 раза выше, чем на сталь 35.

Когда водопропускные трубы из гофрированного металла укладываются в дорожное полотно, их эксплуатация должна составлять не менее 35 лет

                И еще о болтовых соединениях. Довольно часто проектировщики указывают в проектах для скрепления деталей труб болты и гайки со сферической поверхностью. Это говорит о том, что расчет болтов на срез и кромки отверстия на смятие не производился (как пропускает экспертиза такое?). При таком сопряжении сферическая поверхность болта «садится» на острую грань отверстия, а точнее, не на грань, а только на две точки острой грани, так как условная плоскость отверстия изогнута в двух плоскостях – по радиусу трубы и по радиусу гофра. Что произойдет при таком скреплении в процессе эксплуатации? Произойдет просадка трубы, отверстие трубы из круглого станет иметь форму горизонтального эллипса, а на дороге будет яма. Скрепление посредством болтов со сферической поверхностью допустимо в том случае, если грань отверстия будет обработана зенкером для придания на сопрягаемой детали поверхности зеркального отображения опорной сферической поверхности болта.


f (2).jpg


   При расчете конструкций необходимо правильно выбрать параметры гофров. Широкое применение имеют два типоразмера гофров – это 130х32,5 мм и 150х50 мм. Учитывая то, что ограничение по несущей способности определяется смятием кромки отверстия, можно считать, что параметры гофров менее значимы при расчете на общую устойчивость формы поперечного сечения трубы. Количество заявок на изготовление конструкций с указанными параметрами гофров составляет 50х50. Рассматривая заявку на изготовление трубы с гофром 150х50 мм, обращаешь внимание – а почему это не 130х32,5 мм? Из исходной заготовки при изготовлении волнообразного листа получаем при параметрах гофров 150х50 мм полезный размер одного сегмента 1050 мм, а при 130х32,5 мм – полезный размер составит 1170 мм. Итак, сначала математика: 1170 : 1050 = 1,11, а потом экономика – 11 % увеличение массы и, как следствие, удорожание на эту величину. Если такое наблюдается, можно с уверенностью сказать, что без особой на то необходимости потрачены сотни миллионов рублей.

Для повышения качества дорожных объектов необходимо доработать ОДМ 218.2.001-2009, установить единые требования для всех участников процесса

Для низких температур


     Интересной для профессионального сообщества темой являются расчеты для использования дорожных конструкций в холодном климате: -40 °С и ниже. Толщина металла для элементов труб определяется, как правило, исходя из расчета напряжений в кромке отверстия, которое не должно быть выше допускаемого для марок стали, используемых в изготовлении дорожных конструкций.


                С 20 мая 2011 года введен в действие свод правил СП 35.13330.2011 СНиП 2.05.03-84 «Мосты и трубы» (актуализированная редакция). В таблице 8.37 указанного документа введены новые требования к толщине листовых волнистых профилей для металлических гофрированных труб для северного исполнения. Толщина металла должна быть не менее 4,0 мм (ранее этот показатель был 2,5 мм для труб диаметром до 3,0 м). Толщина гофрированного листа – это показатель несущей способности, а для конструкций в климатическом районе с t° -40 °С и ниже производится подбор марки стали, обладающей хладостойкостью, исключающей образование холодных трещин при воздействии низких температур. Введение нормы увеличения толщины листового профиля не может быть обосновано температурным режимом. И вновь математика: 4,0 мм : 2,5 мм = 1,6 , это значит, что в 1,6 раза увеличивается масса конструкций, а следовательно, и их стоимость. Учитывая то, что СНиП действует около 10 лет, вновь прослеживаются траты в несколько сотен миллионов рублей.

 

f (1).jpg


С расчетом на много лет


     Условия, когда водопропускные трубы из гофрированного металла укладываются в тело дорожной насыпи, не предполагают последующего восстановления конструкций – эксплуатация по назначению должна составлять не менее 35 лет. В проекте на водопропускное сооружение из гофрированного металла должен быть определен способ защиты от коррозии, исходя из требований п. 9.2.3 Свода правил СНиП 2.03.11-85 «Защита строительных конструкций от коррозии», который гласит: «…конструкции зданий и сооружений в целом, элементы и узлы соединения конструкций должны быть доступными для осмотров и возобновления защитных покрытий. При отсутствии возможности обеспечения этих требований конструкции должны быть защищены на весь период эксплуатации». Для исполнения указанного требования необходимо соблюдать все положения СНиП 2.03.11-85. Соблюдение положений указанного СНиП должны находить отражение в технических требованиях проекта. Это исключит двойное толкование нормативных документов и решений, принятых проектировщиком.

Разделение функционала позволит производителям работать по единым стандартам, что отразится на качестве дорог и дорожных конструкций

Учитывая требования п.9.3.5 указанного документа, конструкции должны быть полностью защищены от коррозии на предприятии-изготовителе, эта норма должна быть закреплена в проекте, где прописан способ защиты с нанесением основного и дополнительного покрытия. Для выбора защиты, который необходимо отразить в проекте, следует руководствоваться п. 9.3.8. Указанный пункт применителен при условии долговременной защиты (более 35 лет) конструкций от коррозии и отсутствии возобновления защитных покрытий в процессе эксплуатации конструкции в грунтах. Газотермические цинковое и алюминиевое покрытие с перекрытием лакокрасочными материалами конкретизируется по параметрам в соответствии с таблицей Ц 6 и ГОСТ 9.304-87 «Покрытия газотермические». Соблюдения требований указанного ГОСТа при нанесении алюминия 160 мкм с перекрытием лакокрасочными материалами IV группы в два слоя обеспечивает эксплуатацию конструкций 50 лет.

 

Исключить заведомый брак


                Подробное описание и пояснение применяемой технологии необходимо для того, чтобы наглядно на примере проследить возникновение заведомого брака по причине того, что требования дорожных нормативов не всегда отражены в проекте. Примером может служить обустройство водопропускных труб в количестве 16 штук на Южном обходе города Канска Красноярского края. Выглядит это так: трубы содержат основной защитный слой, выполненный методом горячего цинкования, в собранном виде снаружи обработаны мастикой «Гермокрон». Этот материал не является лакокрасочным, а значит, в принципе не мог применяться в качестве дополнительного защитного покрытия.    Ситуация усугубилась тем, что мастика наносилась в полевых условиях, продольные и поперечные стыки остались необработанными. Кроме того, на конструкции полностью отсутствует изоляционное покрытие с толщиной слоя не менее 3,0 мм, что предусмотрено п. 9.3.11 СНиП 2.03.11-85. Из чего делаем вывод: работа выполнена со 100%-ным браком!


                Для того чтобы избежать подобных ситуаций при строительстве дорог, а также повысить качество дорожных объектов, необходимо доработать ОДМ 218.2.001-2009, установить единые требования для всех участников процесса: проектировщиков, производственников, монтажников.


На первом этапе установить и регламентировать перечень технических требований, которые должны быть отражены в проекте. Необходимо исключить конкретизацию марок стали для гофрированных листов, к примеру для эксплуатации конструкций при температуре t° -40 °С и ниже. Указать класс прочности не ниже 295, кроме 09Г2 и 14Г2, для крепежных изделий указать диаметр болтов (не менее), марку конструкционной стали в зависимости от фактического напряжения в сечении. Отметить, что защиту поверхности элементов конструкций от коррозии необходимо производить исключительно на предприятии-изготовителе в соответствии со СНиП 2.03.11-85.


                На втором этапе необходимо выполнить централизованную разработку таблиц для подбора сечений и параметров гофров – в зависимости от воздействия переменной нагрузки и от воздействия высоты насыпи.


                Данная работа позволит разделить подготовку документации по уровням КМ (конструкции металлические) и КМД (конструкции металлические деталировка). Стадию КМ должна выполнять проектная организация, которая определит диаметр сооружения (гидравлический расчет, пропускная способность), высоту насыпи (в зависимости от рельефа), длину сооружения (в зависимости от ширины проезжей части и высоты насыпи), степень воздействия агрессивной среды, климатический район.


                Стадия КМД останется в компетенции предприятия-изготовителя, которое определит параметры гофров и сечений металла по таблицам нагрузок, разработает рабочие чертежи КМД и монтажные схемы, определит способ защиты поверхности элементов от коррозии, изготовит конструкцию, оформит паспорт на продукцию с отражением исполнения всех требований к конструкциям.


                Подобное разделение функционала позволит всем производителям работать по единым правилам и стандартам, что, несомненно, отразится на качестве больших и малых конструкций, применяемых в дорожном строительстве – и российских дорогах в целом!

 

Справочно


                ООО «Фирма Комстройэкспоцентр» – 30 лет активной работы на отраслевом рынке. Стальные гофрированные конструкции, выпускаемые на предприятии, нашли широкое применение в дорожном строительстве. В числе конкурентных преимуществ сборных гофрированных элементов: небольшой вес, возможность складирования в пачки, доставка на стройплощадку любым транспортом, всесезонная сборка, высокий темп строительства дорожных сооружений, долговечность конструкций. География поставок готовой продукции охватывает многие российские регионы: Красноярский край, Иркутскую область, Забайкальский край, Республику Бурятия, Новосибирскую область, Республику Саха (Якутия), Дальний Восток и Казахстан,              Северную Осетию и мн. другие. Фирма является одним из немногих предприятий в России, производящим трубы и арочные своды из металлического гофрированного листа, в том числе по индивидуальным размерам, используемые при строительстве малых многопролетных мостов.


Компания производит и реализует многолистовые конструкции из гофрированного металла:


•              трубы водопропускные диаметрами 1,0 м, 1,2 м, 1,5–3 м и до 8,0 м;


•              арки (своды) пролетами 2,0–8,0 м;


•              лотки водоотводные полезной длиной 1380 мм при

толщине стали 2,5 мм или 3 мм;


•              водопропускные гофрированные трубы, арки (своды) по индивидуальным проектам.


Характеристики водопропускных сооружений и металлических гофрированных структур: гофр 32,5х130 мм и 50х150 мм при толщине стали от 2,5 мм до 6,0 мм (конструкции производятся в соответствии с ТУ 25.11.23-001-10181451-2019).


Антикоррозионная защита поверхности элементов гофрированных водопропускных труб, сводов и лотков водоотводных производится в соответствии с требованиями:


•              СНиП 2.03.11.-85 «Защита строительных конструкций от коррозии»;


•              ГОСТ 9.304.-87 «Покрытия газотермические»;


•              ОДМ 218.2.001.2009: основное покрытие – алюминий, дополнительное защитное покрытие – ЛКМ IV группы (грунт ХС-010 – 1 слой, эмаль ХВ 785 – 2 слоя).


Конструкции имеют 100%-ную заводскую готовность по защите поверхности от коррозии, т. е. основное и дополнительное защитное покрытие.


Предприятие является единственным производителем водопропускных сооружений из гофрированного металла, исполняющим требование п. 4.3.21 ОДМ 218.2.001.2009, которое определяет конструкцию гофрированных элементов с расположением гребней крайних волн на внутренней поверхности.

 

Красноярский край, г. Канск, ул. 40 лет Октября, 80/2, пом. 61


Тел./факс: 8 (39161) 3-71-50, 3-61-61


Ksec75@mail.ru


www.ksec.ru

   


 

 

  

 

 

Журнал «Архитектура и строительство» № 2(2) 2021

Читайте также

Оформить подписку
Оформите подписку на выпуск новых журналов. Вы можете оформить как печатную, так и электронную версию подписки.