25/07/2018
Стадия КМ: проектирование металлических конструкций
Что такое КМ?
Стадия КМ означает разработку проектной документации марки «Конструкции металлические». Это этап несущего расчета и компоновки конструкции, когда проектировщики создают основные чертежи металлического каркаса здания или сооружения. В составе КМ-документации обычно присутствуют общие данные о проекте, расчетные нагрузки и комбинации, схемы расположения элементов (рамы, колонны, фермы и пр.), узлы основных соединений, спецификации металлопроката, а также пояснительная записка с обоснованием принятых решений. Чертежи КМ носят обобщенный характер – они задают конфигурацию и основные размеры конструкций, достаточные для понимания концепции и для разработки сметы и заказа материалов. По сути, КМ – это фундамент, на котором базируются все дальнейшие стадии. После выпуска КМ начинается детальная проработка, производство и строительство.
Стадия КМ означает разработку проектной документации марки «Конструкции металлические». Это этап несущего расчета и компоновки конструкции, когда проектировщики создают основные чертежи металлического каркаса здания или сооружения. В составе КМ-документации обычно присутствуют общие данные о проекте, расчетные нагрузки и комбинации, схемы расположения элементов (рамы, колонны, фермы и пр.), узлы основных соединений, спецификации металлопроката, а также пояснительная записка с обоснованием принятых решений. Чертежи КМ носят обобщенный характер – они задают конфигурацию и основные размеры конструкций, достаточные для понимания концепции и для разработки сметы и заказа материалов. По сути, КМ – это фундамент, на котором базируются все дальнейшие стадии. После выпуска КМ начинается детальная проработка, производство и строительство.
Нормы и стандарты. Проектирование металлоконструкций в России строго регламентируется строительными нормами. Все решения на стадии КМ должны соответствовать действующим СП и ГОСТам – например, несущая способность и расчет элементов проверяются по СП 16.13330 (актуализированный СНиП II-23-81 «Стальные конструкции»), требования к надежности – по ГОСТ 27751, а состав и оформление самой проектной документации – по ГОСТ 21.502-2016 (стандарт на рабочие чертежи металлических конструкций). Отдельные аспекты (сейсмика, основания, антикоррозионная защита и пр.) регламентируются соответствующими нормами. Соблюдение этих требований не формально, а по сути – залог безопасности и долговечности сооружения. Игнорирование норм недопустимо: опыт показывает, что отступления от ГОСТ и СНиП приводят к переделкам, удорожанию и даже угрозе аварий. Например, неправильно выбранное сечение балки или неверный расчет соединения, не отвечающие нормам, могут ослабить конструкцию. Поэтому еще на стадии КМ проектировщик обязан удостовериться, что все принятые решения вписываются в нормативные рамки.
Ключевые задачи и результаты КМ: (кратко перечислим, какие материалы выдает стадия КМ)
Расчет нагрузок и прочности. Инженеры определяют все нагрузки на конструкцию – собственный вес, полезные нагрузки, ветер, снег, сейсмика – и подбирают сечения элементов с необходимым запасом прочности и жесткости[8]. Ошибка на этом этапе чревата либо недостаточной прочностью (риск деформаций или обрушения), либо избыточным расходом стали и перерасходом бюджета.
Компоновка и узлы. Разрабатывается конструктивная схема: расстановка колонн, ферм, балок, связей и т.п. Определяются основные узлы соединений – будут ли они на сварке или высокопрочных болтах, каким образом стыкуются элементы. Правильно выбранные типы узлов критичны для устойчивости конструкции и впоследствии влияют на технологичность изготовления.
Материалы и спецификации. В КМ обычно указываются марки сталей, профиль проката (двутавр, швеллер, труба и т.д.), болтовые соединения, сварочные материалы – на уровне общих требований. Например, сталь колонн – С255, болты – прочности 8.8 по ГОСТ Р 52644, электроды – E42 по ГОСТ. Эти данные нужны для оценки ресурсов и должны соответствовать ГОСТ (нельзя заложить материал, не производимый в РФ, или профиль нестандартного размера без необходимости).
Выходные данные для КМД. Хорошо выполненный КМ создаёт основу для деталировщиков. В идеале он включает максимум информации, нужной для разработки КМД: четкие габаритные размеры всех элементов, узлы в достаточном масштабе, требования к сварке (например, категории швов), допуски на отверстия и пр.. По ГОСТ 21.502 в КМ должно быть все необходимое и достаточное для последующей деталировки[10]. Если же каких-то данных нет, на этапе КМД возникнут вопросы и риск ошибочных допущений.
Расчет нагрузок и прочности. Инженеры определяют все нагрузки на конструкцию – собственный вес, полезные нагрузки, ветер, снег, сейсмика – и подбирают сечения элементов с необходимым запасом прочности и жесткости[8]. Ошибка на этом этапе чревата либо недостаточной прочностью (риск деформаций или обрушения), либо избыточным расходом стали и перерасходом бюджета.
Компоновка и узлы. Разрабатывается конструктивная схема: расстановка колонн, ферм, балок, связей и т.п. Определяются основные узлы соединений – будут ли они на сварке или высокопрочных болтах, каким образом стыкуются элементы. Правильно выбранные типы узлов критичны для устойчивости конструкции и впоследствии влияют на технологичность изготовления.
Материалы и спецификации. В КМ обычно указываются марки сталей, профиль проката (двутавр, швеллер, труба и т.д.), болтовые соединения, сварочные материалы – на уровне общих требований. Например, сталь колонн – С255, болты – прочности 8.8 по ГОСТ Р 52644, электроды – E42 по ГОСТ. Эти данные нужны для оценки ресурсов и должны соответствовать ГОСТ (нельзя заложить материал, не производимый в РФ, или профиль нестандартного размера без необходимости).
Выходные данные для КМД. Хорошо выполненный КМ создаёт основу для деталировщиков. В идеале он включает максимум информации, нужной для разработки КМД: четкие габаритные размеры всех элементов, узлы в достаточном масштабе, требования к сварке (например, категории швов), допуски на отверстия и пр.. По ГОСТ 21.502 в КМ должно быть все необходимое и достаточное для последующей деталировки[10]. Если же каких-то данных нет, на этапе КМД возникнут вопросы и риск ошибочных допущений.
Типичные узкие места стадии КМ: проблемы и последствия. Несмотря на важность, стадия КМ иногда выполняется без должной тщательности или без учёта дальнейших этапов производства.
Типичные проблемы:
Неточности и ошибки в расчетах.
Например, неверно учтены нагрузки или комбинации. В результате некоторые элементы могут оказаться слабее требуемого – при выявлении этого на экспертизе или (еще хуже) уже в процессе строительства придется срочно усиливать конструкцию или переделывать проект, что для завода грозит остановкой производства и переработкой деталей. С другой стороны, перестраховка и закладывание чрезмерных размеров тоже плохо – конструкция утяжеляется, завод тратит лишнюю сталь и время на изготовление.
Отсутствие детализации узлов.
Если КМ содержит лишь общую схему без проработки узлов, то на этапе КМД разные специалисты могут по-своему трактовать решение. Например, неясно, как стыковать колонну с ригелем – на фланцевых соединениях или сваркой встык? Детализатор может принять неудачное решение, которое потом не устроит автора проекта или монтажников. Исправление уже на стадии производства приведет к переделкам.
Несоответствие возможностям производства.
Проектировщики КМ не всегда знают особенности конкретного завода. Бывает, заложены элементы, которые сложно изготовить имеющимся оборудованием (например, очень толстые пластины под узлы, если у завода нет нужной оснастки для сверления больших диаметров, или криволинейные балки сложной формы). Заводу приходится либо корректировать проект через авторов (теряя время), либо выполнять сложные работы вручную (теряя деньги и качество).
Отступления от норм или устаревшие нормы.
Если проектировщик применил неактуальные нормы или допустил отступление (например, по ширине сварного шва, классу болта и т.п.), при проверке документации (экспертиза или технадзор заказчика) это выявится. Придется срочно переделывать документацию, а если производство уже началось – и сами конструкции. Так, случай из практики: в проекте были приняты высокопрочные болты старого стандарта, которых нет на рынке – их заменили обычными, но автор не пересчитал соединение должным образом. В итоге при затяжке на монтаже несколько соединений повело, и пришлось усиливать узлы уже на месте, что вылилось в значительные дополнительные работы.
Типичные проблемы:
Неточности и ошибки в расчетах.
Например, неверно учтены нагрузки или комбинации. В результате некоторые элементы могут оказаться слабее требуемого – при выявлении этого на экспертизе или (еще хуже) уже в процессе строительства придется срочно усиливать конструкцию или переделывать проект, что для завода грозит остановкой производства и переработкой деталей. С другой стороны, перестраховка и закладывание чрезмерных размеров тоже плохо – конструкция утяжеляется, завод тратит лишнюю сталь и время на изготовление.
Отсутствие детализации узлов.
Если КМ содержит лишь общую схему без проработки узлов, то на этапе КМД разные специалисты могут по-своему трактовать решение. Например, неясно, как стыковать колонну с ригелем – на фланцевых соединениях или сваркой встык? Детализатор может принять неудачное решение, которое потом не устроит автора проекта или монтажников. Исправление уже на стадии производства приведет к переделкам.
Несоответствие возможностям производства.
Проектировщики КМ не всегда знают особенности конкретного завода. Бывает, заложены элементы, которые сложно изготовить имеющимся оборудованием (например, очень толстые пластины под узлы, если у завода нет нужной оснастки для сверления больших диаметров, или криволинейные балки сложной формы). Заводу приходится либо корректировать проект через авторов (теряя время), либо выполнять сложные работы вручную (теряя деньги и качество).
Отступления от норм или устаревшие нормы.
Если проектировщик применил неактуальные нормы или допустил отступление (например, по ширине сварного шва, классу болта и т.п.), при проверке документации (экспертиза или технадзор заказчика) это выявится. Придется срочно переделывать документацию, а если производство уже началось – и сами конструкции. Так, случай из практики: в проекте были приняты высокопрочные болты старого стандарта, которых нет на рынке – их заменили обычными, но автор не пересчитал соединение должным образом. В итоге при затяжке на монтаже несколько соединений повело, и пришлось усиливать узлы уже на месте, что вылилось в значительные дополнительные работы.
Роль завода на этапе КМ (ценность для предприятия)
Хотя завод подключается к проекту обычно позже, проактивные производители стараются влиять и на стадию КМ.
Во-первых, полезно взаимодействовать с проектировщиками еще на этапе концепции – предоставить свои рекомендации по оптимизации: например, предложить унифицировать сечения под доступный прокат, использовать типовые узлы, которые завод освоил, учесть габариты для транспорта.
Во-вторых, некоторые заводы имеют собственные проектные отделы или партнеров, способных выполнить раздел КМ как часть услуги «проектирование+изготовление». Это позволяет изначально заложить решения, оптимальные для данного производства и монтажа.
В-третьих, важно при заключении договора предусмотреть, что завод получит полный комплект КМ и при необходимости сможет задать вопросы автору проекта – такая связь предотвратит многие проблемы. Профессионалы отмечают: “Хорошо проработанный КМ экономит заводу до 10% времени и материалов на последующих этапах за счет отсутствия переделок”.
Хотя завод подключается к проекту обычно позже, проактивные производители стараются влиять и на стадию КМ.
Во-первых, полезно взаимодействовать с проектировщиками еще на этапе концепции – предоставить свои рекомендации по оптимизации: например, предложить унифицировать сечения под доступный прокат, использовать типовые узлы, которые завод освоил, учесть габариты для транспорта.
Во-вторых, некоторые заводы имеют собственные проектные отделы или партнеров, способных выполнить раздел КМ как часть услуги «проектирование+изготовление». Это позволяет изначально заложить решения, оптимальные для данного производства и монтажа.
В-третьих, важно при заключении договора предусмотреть, что завод получит полный комплект КМ и при необходимости сможет задать вопросы автору проекта – такая связь предотвратит многие проблемы. Профессионалы отмечают: “Хорошо проработанный КМ экономит заводу до 10% времени и материалов на последующих этапах за счет отсутствия переделок”.
