В сейсмостойком металлическом каркасе горячекатаный лист используют для изготовления фасонок, накладок, рёбер жёсткости, опорных плит и других соединительных деталей. Они передают усилия между балками, колоннами, связями и фундаментом, поэтому требования к ним задаются проектом так же строго, как к основным несущим элементам.

При этом сам по себе горячекатаный лист не делает узел сейсмостойким. Безопасность зависит от расчётной схемы, класса стали, толщины деталей, конструкции соединений, качества сварки и контроля готового узла.

Почему применяют горячекатаный лист

Горячекатаный лист выпускается в широком диапазоне толщин и подходит для изготовления массивных деталей сложной формы. Из него удобно вырезать фасонки, опорные плиты, накладки и рёбра по рабочим чертежам.

Важно понимать, что горячая прокатка не является отдельной термической обработкой готового листа. Прокат может поставляться:

  • без дополнительной термической обработки;
  • в термически обработанном состоянии;
  • после термомеханической обработки.

Пластичность, прочность и ударную вязкость нельзя определять только по слову «горячекатаный». Эти свойства подтверждаются стандартом поставки и документом качества.

Какие характеристики важны для сейсмического узла

Для листовых деталей несущего каркаса проверяют:

  • класс прочности или марку стали;
  • категорию проката;
  • предел текучести и временное сопротивление;
  • относительное удлинение;
  • ударную вязкость при требуемой температуре;
  • свариваемость;
  • толщину и точность прокатки;
  • состояние поставки;
  • дополнительные требования к контролю.

ГОСТ 19903 устанавливает сортамент горячекатаного листа, но не подтверждает его пригодность для конкретного сейсмического узла. Для строительных конструкций материал выбирают по проекту и стандарту, который нормирует механические свойства строительной стали.

Сталь 09Г2С или обычная строительная сталь

Сталь 09Г2С часто рассматривают для конструкций с повышенными требованиями к прочности, хладостойкости и свариваемости. Однако она не является обязательным материалом для каждого здания в Алматы.

В проекте может быть указан не только химический состав, но и класс строительной стали, например С255, С345 или С355, с определённой категорией проката.

Выбор зависит от:

  • расчётных усилий;
  • толщины листа;
  • минимальной температуры эксплуатации;
  • требований к пластичности;
  • ударной вязкости;
  • конструкции сварных соединений;
  • условий циклического нагружения.

Если в спецификации указана сталь 09Г2С с категорией, сокращать обозначение до простой 09Г2С нельзя. Категория может определять дополнительные испытания и гарантированные свойства материала.

Подробнее различия распространённых марок рассмотрены в статье про марки стали горячекатаного листа.

Фасонки и соединительные накладки

Фасонки соединяют элементы связей, ферм, балок и колонн. Накладки применяют в стыках и при местном усилении профилей.

Такие детали проверяют не только по толщине. Расчёт может включать:

  • растяжение и сжатие;
  • срез и смятие;
  • устойчивость пластины;
  • ослабление отверстиями;
  • блоковый срез;
  • прочность болтов и сварных швов;
  • эксцентриситет приложения усилия;
  • циклическую работу соединения.

Правило «чем толще фасонка, тем надёжнее узел» неверно. Избыточная толщина может изменить жёсткость соединения и характер передачи усилий. Пластическая деформация должна происходить именно в тех зонах, которые предусмотрены расчётной схемой.

Опорные плиты и рёбра жёсткости

Опорная плита передаёт усилия от колонны на фундамент и работает вместе с анкерами, сварными швами, рёбрами и бетоном основания.

Её толщину определяют по расчёту с учётом:

  • продольной силы и изгибающего момента;
  • размеров колонны;
  • прочности бетона;
  • расположения анкерных болтов;
  • вылета плиты за грани колонны;
  • наличия рёбер;
  • монтажных допусков.

Поэтому нельзя назначать для всех баз колонн лист толщиной от 20, 30 или 60 мм только по типу здания.

Рёбра жёсткости также рассчитывают отдельно. Они могут усиливать стенки балок и колонн, воспринимать местные нагрузки и предотвращать потерю устойчивости, но их форма и толщина зависят от конкретного узла.

Что указывают в спецификации

Деталь Основные параметры заказа
Фасонка Класс или марка стали, категория, толщина, размеры, отверстия и обработка кромок
Соединительная накладка Толщина, размеры, расположение отверстий, тип соединения и направление усилий
Опорная плита Габариты, толщина, отверстия под анкеры, плоскостность и требования к поверхности
Ребро жёсткости Толщина, форма, положение в узле и подготовка кромок

Универсальных толщин для этих деталей нет. Даже в зданиях одинаковой этажности усилия в узлах могут значительно отличаться.

Пластичная работа каркаса

Во время землетрясения конструкция должна сохранять несущую способность при многократном изменении направления усилий. Для этого проектировщик заранее определяет, какие элементы могут пластически деформироваться, а какие должны оставаться в упругой стадии.

В одном проекте соединение рассчитывают с запасом относительно элемента связи, в другом применяется принцип равнопрочности. Самостоятельно переносить решения из одного объекта в другой нельзя.

Просто увеличить толщину фасонки недостаточно. Одновременно проверяют болты, сварные швы, отверстия, устойчивость пластины и примыкающие элементы каркаса.

Стальные листовые диафрагмы

Горячекатаный лист может применяться в стальных пластинчатых стенах и диафрагмах, воспринимающих горизонтальные нагрузки. Однако это отдельная конструктивная система, а не обычный лист, установленный между колоннами.

Для неё рассчитывают:

  • толщину и устойчивость полотна;
  • крепление по контуру;
  • граничные балки и колонны;
  • зоны пластической работы;
  • передачу усилий на фундамент.

Применять листовую диафрагму без полного расчёта каркаса нельзя.

Сварка листовых деталей

Качество сварки особенно важно в узлах, работающих при знакопеременных нагрузках. До начала работ должна быть разработана технология, которая учитывает марку стали, толщину деталей, тип соединения и условия монтажа.

Контролируют:

  • подготовку поверхности;
  • форму и размеры разделки кромок;
  • сварочные материалы;
  • последовательность выполнения швов;
  • необходимость предварительного подогрева;
  • температуру между проходами;
  • деформацию деталей после сварки;
  • визуальный и неразрушающий контроль.

Фаска не становится обязательной только потому, что толщина листа превышает 6 или 8 мм. Подготовка кромок зависит от типа сварного соединения, требуемого провара и принятого способа сварки.

Практические ошибки при подготовке и монтаже рассмотрены в материале про сварку металлоконструкций.

Риск расслоения толстого листа

В некоторых Т-образных и крестообразных соединениях сварные швы передают растягивающее усилие по толщине листа. В таком узле может возникнуть риск слоистого разрушения.

Для ответственных толстолистовых деталей проектировщик может предусмотреть:

  • прокат с гарантированными свойствами по толщине;
  • ультразвуковой контроль сплошности;
  • ограничение размеров сварных швов;
  • изменение конструкции узла;
  • специальную последовательность сварки.

Такие свойства и виды контроля необходимо указывать при заказе. Обычный лист не получает их автоматически.

Термическая резка и обработка кромок

После плазменной, газовой или лазерной резки кромки проверяют на наличие дефектов, заусенцев и участков с изменённой структурой.

В зависимости от проекта и технологии могут потребоваться:

  • зачистка или механическая обработка кромки;
  • удаление дефектного слоя;
  • контроль твёрдости;
  • магнитопорошковый или ультразвуковой контроль;
  • предварительный подогрев перед сваркой.

Общую нормализацию листа нельзя назначать автоматически после резки или только по достижении определённой толщины.

Усиление существующих зданий

Горячекатаный лист применяют при усилении колонн, балок, связей и узлов существующих зданий. Из него изготавливают обоймы, накладки, рубашки и элементы дополнительных рам.

Однако универсального листа толщиной 6–10 мм для сейсмоусиления не существует. Работы начинают с обследования здания, во время которого определяют:

  • фактическую прочность материалов;
  • состояние сварных и болтовых соединений;
  • дефекты и коррозионные повреждения;
  • реальную расчётную схему;
  • несоответствия действующим требованиям.

После обследования выполняют расчёт и разрабатывают проект усиления. Самостоятельно обваривать колонны листами или добавлять связи без проектного решения нельзя.

Что проверить при закупке

  • стандарт поставки;
  • класс прочности или марку стали;
  • категорию проката;
  • толщину и размеры листа;
  • состояние поставки;
  • ударную вязкость при требуемой температуре;
  • предел текучести и относительное удлинение;
  • номер плавки и партии;
  • документ качества;
  • плоскостность и состояние поверхности;
  • необходимость ультразвукового контроля;
  • требования к свойствам по толщине.

Важно не просто получить сертификат, а сверить его данные с проектной спецификацией. После раскроя должна сохраняться возможность определить, из какой партии и плавки изготовлена каждая ответственная деталь.

FAQ по применению листа в сейсмостойких конструкциях

Обязательно ли использовать 09Г2С?

Нет. Проектировщик выбирает класс или марку стали с учётом усилий, температуры, толщины, пластичности и требований к ударной вязкости.

Можно ли увеличить толщину фасонки для надёжности?

Без расчёта нельзя. Изменение толщины влияет на жёсткость и распределение усилий в узле, а слабым местом могут остаться болты, швы или примыкающий профиль.

Почему важна категория проката?

Категория может определять дополнительные требования к механическим свойствам и ударной вязкости. Поэтому обозначение материала из проекта нельзя сокращать.

Всегда ли на толстом листе нужна фаска?

Нет. Форма кромки зависит от типа соединения, способа сварки, требуемого провара и доступа к шву.

Можно ли заменить пластину гнутым профилем?

Только после перерасчёта узла и внесения изменений в рабочую документацию. Самовольная замена материала или формы детали недопустима.

Какую толщину листа использовать для усиления здания?

Толщина определяется после обследования и расчёта. Тип здания или количество этажей не позволяют назначить её без проектирования.

Вывод

Горячекатаный лист широко применяется для фасонок, накладок, опорных плит, рёбер и элементов усиления. Но сейсмостойкость обеспечивает не сам лист и не одна марка 09Г2С, а правильно рассчитанная конструктивная система.

Посмотреть доступные толщины, форматы и марки стали можно в категории лист горячекатаный. Для несущих узлов материал следует заказывать только по готовой проектной спецификации с указанием класса или марки стали, категории проката и требований к испытаниям.