Ольфати Р. С., Махмадалиева С. Ф. Особенности методов расчета совместной работы стального каркаса и сталежелезобетонных перекрытий // Научная жизнь. 2025. Т. 20. Вып. 6 (144). С. 1902-1915. DOI: 10.35679/1991-9476-2025-20-6-1902-1915

Ольфати Рахмануддин Садруддин, канд. техн. наук, доцент кафедры «Металлические и деревянные конструкции», ФГБОУ ВО «Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет»: Россия, 129337, г. Москва, Ярославское ш., 26; доцент кафедры «Машиностроительная технология инженерной академии», ФГАОУ ВО «Российский университет дружбы народов»: Россия, 117198, г. Москва, ул. Миклухо-Маклая, 6.
Махмадалиева Суман Файзуллоевна, аспирант кафедры «Металлические и деревянные конструкции», ФГБОУ ВО «Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет»: Россия, 129337, г. Москва, Ярославское ш., 26.

Тел.: (495) 287-49-14
E-mail: dr.ulfati@mail.ru

Введение. Исследование особенностей методов расчета совместной работы стального каркаса и сталежелезобетонных перекрытий, позволяет обеспечить безопасную, рациональную и экономичную эксплуатацию зданий и сооружений. Для таких систем определены относительные обобщенные параметры, определяющие работу указанных строительных конструкций. Материалы и методы. Рассмотрены методы расчета совместной работы стального каркаса и сталежелезобетонных перекрытий. Расчеты выполнены для конструкции 18-этажного жилого здания. Результаты. Численные расчеты, проведенные с использованием метода конечных элементов, показали, что увеличение относительной продольной жесткости бетонного слоя приводит к снижению изгибающего момента, продольных усилий в контуре и напряжений в перекрытиях. Это увеличивает жесткость и несущую способность конструкции. Установлено, что применение гибридной методики (ГA+SQP) позволило снизить вес конструкции на 18% (с 250 до 205 тонн) и сократить выбросы CO2 на 19% (с 520 до 420 кг/м²). Исследования выявили, что колебания нагрузки в пределах ±10% вызывают изменения прогиба конструкции на 12% и массы на 7%. Методы, использованные в исследовании, обеспечивают совместимость и точность результатов в 95% случаев. Выводы. Совместная работа стального каркаса и сталежелезобетонных перекрытий требует комплексного подхода к расчёту, учитывающего особенности взаимодействия материалов, конструктивные решения и нормативные требования. Сталежелезобетонные конструкции объединяют преимущества стали и бетона: стальной каркас обеспечивает жёсткость и устойчивость, а бетонная плита — сопротивление сжатию. При расчёте важно учитывать, что плита и балки работают совместно, что позволяет снизить расход стали и бетона по сравнению с традиционными решениями.

Список литературы:

1. СП 16.13330.2017. Стальные конструкции. – М.: Минстрой России, 2017.
2. СП 63.13330.2012. Бетонные и железобетонные конструкции. – М.: Минстрой России, 2012.
3. СТО 57398459-035-2014. Плиты перекрытий зданий и сооружений сталежелезобетонные с применением стальных профилированных листов. Нормы проектирования.
4. Алмакаева, Ф. М. Расчеты на прочность и жесткость при изгибе: учебное пособие / Ф. М. Алмакаева, И. А. Сабанаев, – Нижнекамск: НХТИ ФГБОУ ВО КНИТУ, 2016 – 93 с.
5. Айрумян Э. Л., Каменщиков Н. И, Румянцева И. А. Особенности расчета монолитных плит сталежелезобетонных перекрытий по профилированному стальному настилу // Промышленное и гражданское строительство. – 2015. – № 9. – С. 21–26.
6. Богданов П. А. Методы и технические решения выполнения основных требований к проектируемым сталежелезобетонным перекрытиям // Шаг в науку. – 2024. – № 1. – С. 27–34.
7. Верификация композитных конструкций. Отчет МГСУ, 2022. / Портал о композитных материалах, их проектировании, производстве и применении, Композитный мир № 2 (99), 2022, 50 с.
8. Замалиев Ф. С. Прочность и деформативность сталежелезобетонных изгибаемых конструкций гражданских зданий при различных видах нагружения: дисс. … д-ра техн. наук / Казанский государственный архитектурно-строительный университет. – Казань, 2013. – 379 с.
9. Карапетов Э. С., Атанов А. В. Анализ существующих способов включения стали и железобетона в совместную работу // Общетехнические задачи и пути их решения. – 2018. – № 4. – С. 592 - 604
10. Кибириева Ю. А., Астафьева Н. С., Применение конструкций из сталежелезобетона. [Электронный ресурс]. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/primenenie-konstruktsiy-iz-stalezhelezobetona/viewer (дата обращения 11.11.2025).
11. Методические рекомендации по расчету и проектированию сталежелезобетонных перекрытий / Федеральное автономное учреждение «Федеральный центр нормирования, стандартизации и оценки соответствия в строительстве». – Москва, 2018. – 63 с.
12. Научно-технический отчет по теме: «Разработка стандарта организации «Сталежелезобетонные конструкции. Правила проектирования» / НИЦ «Строительство». – Москва, 2015. – 101 с.
13. Ольфати Р. С. Проектирование и расчет металлических конструкций, включая сварку. Часть 2. Проектирование и расчет металлических конструкций одноэтажного производственного здания // Строительные конструкции. М.: МГСУ, 2020. – С. 80.
14. LCA в строительстве: отчет EN 15804, 2019. (Пример: ISO 14040:2006).
15. EN 1994-1-1:2004. Eurocode 4: Design of composite steel and concrete structures. Brussels: CEN, 2004.
16. EN 15804:2019. Sustainability of construction works – Environmental product declarations – Core rules for the product category of construction products.
17. ANSYS Optimization User's Guide. Canonsburg: ANSYS Inc., 2023.
18. ASTM A370-20. Standard Test Methods for Mechanical Testing of Steel Products. West Conshohocken: ASTM, 2020.
19. Johnson R.P. Composite structures of steel and concrete. Oxford: Blackwell, 2004.

FEATURES OF COMBINED WORKING OF STEEL FRAMES AND STEEL-CONCRETE FLOORS

Olfati Rahmanuddin Sadruddin, Cand. of Tech. Sci., Ass. Prof. of the Depart. of Metal and wooden structures, National research Moscow state university of civil engineering, Moscow, Russia; Ass. Prof. of the Depart. of Mechanical engineering technology of the engineering academy, Peoples' friendship university of Russia, Moscow, Russia.
Makhmadalieva Suman Fayzulloevna, postgraduate of the Depart. of Metal and wooden structures, National research Moscow state university of civil engineering, Moscow, Russia.

Keywords: steel frame, reinforced concrete floors, load-bearing components, static and dynamic calculations, material reliability, mechanics of a deformable solid, stability of structures, development of design documentation.

Abstract. Introduction. The study of the features of methods for calculating the joint operation of a steel frame and steel-reinforced concrete floors allows for the safe, rational, and economical operation of buildings and structures. For such systems, relative generalized parameters have been determined that determine the operation of these building structures. Materials and methods. The methods for calculating the joint operation of a steel frame and steel-reinforced concrete floors have been considered. The calculations were performed for the structure of an 18-storey residential building. Results. Numerical calculations performed using the finite element method showed that increasing the relative longitudinal stiffness of the concrete layer leads to a decrease in bending moment, longitudinal forces in the contour, and stresses in the floors. This increases the stiffness and load-bearing capacity of the structure. It was found that the use of the hybrid method (GA+SQP) allowed for a 18% reduction in the weight of the structure (from 250 to 205 tons) and a 19% reduction in CO2 emissions (from 520 to 420 kg/m²). Research has shown that load fluctuations of up to ±10% cause a 12% change in structural deflection and a 7% change in mass. The methods used in the research ensure compatibility and accuracy in 95% of cases.

Olfati, R.S., Makhmadalieva, S.F. (2025) Features of combined working of steel frames and steel-concrete floors. Nauchnaya zhizn' [Scientific Life], vol. 20. iss. 6 (144). pp. 1902-1915 (in Russian) DOI: 10.35679/1991-9476-2025-20-6-1902-1915