Профили перекрытий выходят из строя при больших пролетах по одной основной причине. Глубина ребра не соответствует длине пролета, который лист должен выдержать до затвердевания бетона. Перекрытие с большим пролетом — это любой стальной профиль перекрытия, рассчитанный на удержание свежего бетона на расстоянии 4,5 м или более без временных опор.
В этой статье представлены 6 инженерных правил определения глубины ребер для пролетов длиной 4,5 м без подпор. Вы узнаете, какие значения глубины ребер подходят, как взаимосвязаны ширина и глубина, а также какие ограничения на прогиб допускаются. Мы также рассмотрим, какие требования предъявляет профиль с глубоким настилом к машина для профилирования настила перекрытий.
Каждое из этих правил отражает подход компании Beli Rollforming к разработке инструментов для производства профилей с глубоким профилем для производителей в более чем 20 странах.
Почему глубина ребра определяет пролет без подпор
Пролет без подпорок — это расстояние, которое стальной лист перекрытия должен перекрывать между балками без временных опор под ним. На этом этапе перекрытие выдерживает собственный вес, вес свежего бетона и строительные нагрузки. Это наиболее напряжённое состояние за весь срок службы профиля перекрытия.
На данном этапе несущая способность конструкции практически полностью определяется модулем сечения. Более глубокие ребра позволяют разместить больше стали вдали от нейтральной оси, что приводит к более быстрому увеличению жесткости, чем любое другое изменение геометрии. Ребро толщиной 76 мм примерно в 4 раза жестче, чем ребро толщиной 38 мм при одинаковом диаметре.
Сайт Институт стальных настилов (SDI) публикует таблицы пролетов, которыми пользуются большинство североамериканских инженеров. В этих таблицах прослеживается четкая закономерность: чем глубже профиль, тем длиннее пролет без подпор. В приведенной ниже таблице показаны типичные рабочие диапазоны.
| Глубина ребра | Тип профиля | Типичный пролет без подпор | Единая заявка |
|---|---|---|---|
| 38 мм (1,5 дюйма) | Неглубокая палуба | До 2,4 м | Малое расстояние между балками, короткие пролеты |
| 51 мм (2 дюйма) | Стандартная колода | от 2,4 до 3,0 м | Офисные этажи, смешанные секции |
| 76 мм (3 дюйма) | Глубокая палуба | от 3,6 до 4,5 м | Парковочные сооружения, длинные парковочные места |
| от 100 до 125 мм (от 4 до 5 дюймов) | Мост с большим пролетом и глубоким настилом | от 4,5 до 6,0 м | Перекрытия без колонн, переходные уровни |
Для пролета длиной 4,5 м без подпор класс 76 мм является практической отправной точкой. A композитный вальцовочный станок Изготовленные для данного класса глубины детали должны иметь глубокие ребра жесткости без деформации в виде пружинного отскока у основания ребра.
6 технических норм, определяющих глубину ребер для пролетов длиной 4,5 м
Правило № 1: Прежде всего, глубина ребра должна соответствовать пролету
Выбор глубины ребра является первоочередным, поскольку от него зависят все остальные решения. Для пролета длиной 4,5 м без подпорных конструкций требуется профиль настила глубиной не менее 76 мм. Профили меньшей глубины не позволяют обеспечить такой пролет при любом практическом шаге.
Растяжение профиля 51 мм на длину 4,5 м приводит к разрушению из-за прогиба, а не из-за недостаточной прочности. Лист может выдержать вес бетона, но прогибается сверх допустимых пределов. Затем в результате эффекта скопления воды в углублении накапливается ещё больше бетона, что увеличивает нагрузку. Эта цепь обратной связи является классическим механизмом разрушения перекрытия с большим пролётом.
Глубина профилей от 100 до 125 мм достигает 4,5 м с учетом заделки и увеличивается до 6,0 м при использовании более тяжелых калибров. Перед тем как вкладывать средства в инструмент, уточните точную глубину плиты в таблицах нагрузок SDI.
Правило 2: Оценивайте толщину в сочетании с глубиной, никогда не оценивайте только толщину
Толщина и глубина работают в комплексе. Для профиля толщиной 76 мм и длиной 4,5 м требуется сталь толщиной от 1,2 до 1,5 мм (16–18 калибр). При толщине того же профиля 0,8 мм его рабочая длина без подпорных конструкций сокращается примерно до 3,0 м.
Марка стали имеет такое же значение, как и толщина. Большинство листов для настила — это ASTM A653 Конструкционная сталь марок 33, 40 или 50. Переход с марки 33 на марку 50 позволяет увеличить пролет на 10–15 процентов при том же толщине листа, поскольку сталь с более высоким пределом текучести лучше противостоит изгибающему напряжению.
| Данный датчик | Толщина стали | Размах профиля 76 мм | Увеличение пролета для класса 50 |
|---|---|---|---|
| 22-й калибр | 0,76 мм | от 3,0 до 3,6 м | +0,3 м |
| 20-го калибра | 0,91 мм | от 3,6 до 4,2 м | +0.4 m |
| 18 gauge | 1,2 мм | 4.2 to 4.5 m | +0.5 m |
| 16 gauge | 1,5 мм | 4.5 to 5.0 m | +0.6 m |
Design the profile for the thinnest gauge you will sell, then confirm the heavy gauge still forms cleanly in the same tooling.
Rule 3: Hold Deflection to L/180 or 20 mm During the Pour
Deflection, not strength, sets the real span limit. The common SDI-based limit for deck under wet concrete is the span divided by 180, or an absolute cap of 20 mm (3/4 inch), whichever is smaller. At 4.5 m, the L/180 value is 25 mm, so the 20 mm absolute cap governs.
Excess deflection creates concrete ponding. Concrete flows to the low point, the slab thickens there, and the load grows beyond the design value. Field fixes are expensive. Pouring a leveling topping over a sagged deck can add 15 to 20 mm of extra concrete across the bay.
Check the deflection case with the full slab depth plus a construction live load of 1.0 to 1.5 kPa. The Американский институт стальных конструкций (AISC) publishes design guides that walk through this load combination for composite floors.
Rule 4: Design Rib Geometry for Stiffness, Not Just Depth
Depth alone is not enough. Rib width controls how efficiently that depth works. Narrow ribs at 40 to 50 mm top width concentrate the steel webs and raise the moment of inertia per meter of cover width. Wide ribs at 150 mm or more dilute stiffness even at 76 mm depth.
Keep the rib walls flared between 10 and 20 degrees from vertical. This flare lets the profile roll form without web wrinkling and keeps the concrete keys locked into the rib valleys. Vertical rib walls roll harder and risk oil canning on the bottom flange.
Bottom flange width also matters for bearing. SDI detail practice calls for at least 50 mm of end bearing on supports. Thin metal bearing on a narrow flange at 4.5 m span invites local web crippling, which is a sudden failure mode.
Rule 5: Verify Embossments for the Composite Stage
The unshored span is a construction stage problem. After the concrete cures, the floor deck profiles act compositely with the slab. The embossments rolled into the rib webs create that bond. Embossment pattern, pitch, and depth are specified in the deck manufacturer’s evaluation report.
A typical composite embossment is 2 to 3 mm deep, pitched at 50 to 80 mm along the rib web. That pattern delivers the horizontal shear transfer most published composite deck tables assume. Weak or inconsistent embossments drop the composite section modulus, sometimes by 20 percent or more.
For machine buyers, this is a tooling precision question. Embossment rolls wear. Ask for hardened D2 or DC53 steel embossment rollers with a documented 200,000 linear meter service interval. Our floor deck profile quality guide covers the full tooling checklist.
Rule 6: Size the Roll Forming Machine to the Profile Depth
Deep deck profiles need more forming stands than shallow ones. A 38 mm profile forms cleanly in 14 to 18 stands. A 76 mm deep deck profile needs 24 to 30 stands so each pass bends the ribs gradually. Forcing deep ribs through few stands produces twist, edge wave, and springback at the rib root.
Shaft diameter and roller blank size scale up too. Long-span deep deck tooling runs on 80 to 100 mm shafts, versus 60 to 75 mm for shallow profiles. Under-sized shafts deflect under the higher forming force of deep ribs, and the profile tolerances drift.
| Machine Parameter | Shallow Deck Line (38 mm) | Deep Deck Line (76 to 125 mm) |
|---|---|---|
| Forming stands | 14 to 18 | 24 to 30 |
| Диаметр вала | 60 to 75 mm | 80 to 100 mm |
| Material thickness range | 0.8 to 1.2 mm | 0.8 to 1.5 mm |
| Forming force per stand | Lower | 30 to 50 percent higher |
| Typical line speed | 15 to 25 m/min | 10 to 18 m/min |
These machine requirements are why a purpose-built машина для настила стальных конструкций for deep profiles costs more than a shallow deck line, and why the investment pays back on long-span projects. Tooling resources from Изготовитель describe the same stand count logic for any deep section.
Часто задаваемые вопросы
Для пролета длиной 4,5 м без подпор требуется профиль настила глубиной 76 мм (3 дюйма) из стали толщиной 1,2 мм (18-й калибр) или более. Для обеспечения дополнительного запаса прочности профили длиной от 100 до 125 мм позволяют перекрывать тот же пролет при использовании стали меньшего калибра, а при использовании стали большего калибра — пролет длиной до 6,0 м.
Пролет без подпорок — это расстояние, которое стальной лист настила перекрывает между конструктивными опорами без временных подпорок, выдерживая при этом нагрузку от свежего бетона и строительные нагрузки. Профиль настила для перекрытий с большим пролетом должен выдерживать эту нагрузку самостоятельно до тех пор, пока плита не наберет прочность.
Профиль напольного настила толщиной 38 мм (1,5 дюйма) обычно имеет пролет не более 2,4 м без использования подпорок. При превышении этого расстояния прогиб под влажным бетоном превышает допустимый предел в 20 мм даже при использовании толстого профиля.
Стандартный предел прогиба определяется как отношение длины пролета к 180 или 20 мм в абсолютном значении, в зависимости от того, какое из этих значений меньше, и измеряется при нагрузке от свежего бетона плюс постоянная нагрузка от конструкции. При длине пролета без подпорок 4,5 м определяющим является предел в 20 мм, поскольку L/180 равно 25 мм.
Да, для профиля настила глубиной 76 мм требуется от 24 до 30 формовочных стендов и валы диаметром от 80 до 100 мм, в то время как для профиля глубиной 38 мм — от 14 до 18 стендов и валы диаметром от 60 до 75 мм. Недостаточная мощность станка приводит к скручиванию, волнистости кромок и упругой деформации у основания ребер.
Конструкционная сталь ASTM A653 класса 50 обеспечивает на 10–15 процентов больший пролет без подпорок по сравнению со сталью класса 33 при одинаковой толщине. Класс 40 является распространенным промежуточным вариантом, обеспечивающим оптимальный баланс между стоимостью и пролетом для профилей настила глубиной 76 мм.
Для профилей перекрытий большей глубины требуется больше бетона для получения ровной поверхности — примерно от 0,02 до 0,03 кубических метра на квадратный метр на каждые 25 мм дополнительной глубины ребра. Инженеры-конструкторы сопоставляют эту дополнительную постоянную нагрузку с экономией на расходах на ограждающие конструкции.
Да, если станок сконструирован с достаточным количеством опор и жесткостью вала для изготовления самого глубокого из запланированных профилей — как правило, от 26 до 30 опор для линии, на которой изготавливаются как глубокие, так и неглубокие профили. Благодаря кассетной системе быстрой смены инструмента время переналадки на хорошо оснащенном вальцовочном станке с горизонтальной платформой не превышает 3 часов.
Институт стальных настилов допускает отклонение высоты ребер от номинального значения в пределах примерно 2,4 мм (3/32 дюйма) для профилированных настилов. Контроль высоты ребер имеет решающее значение для профилей с большим пролетом, поскольку каждый миллиметр потери глубины снижает модуль сечения.
Да, стоимость опалубки с глубоким нахлестом на 30–50 процентов выше, чем у опалубки с неглубоким нахлестом, поскольку в ней используется больше стоек, заготовки для роликов большего размера и более тяжелые валы. Эта надбавка оправдана в тех случаях, когда пролеты длиной 4,5 м, не требующие установки подпорок, позволяют сократить трудозатраты на монтаж подпорок на строительной площадке.
Заключение
Rib depth is the master variable in long-span floor deck design. Match the profile depth to the span first, then pair gauge and grade, then check deflection against the 20 mm cap. Design the rib geometry for stiffness, verify the embossments for composite action, and size the roll forming machine with enough stands for deep ribs.
These 6 rules keep a 4.5 m unshored span safe on paper and profitable in the plant. Fabricators who also run purlin lines can apply the same depth logic with our Профилегибочная машина для Z-образных прогонов гид.
Need a deep deck line for 76 to 125 mm profiles? Beli Rollforming builds floor deck machines with over 15 years of tooling experience, shipped to more than 20 countries. Contact our team for a span table review and a tooling quote.
Список изменений статьи
- 2026-08-26: Initial publication. 6 rib depth engineering rules for 4.5 m unshored spans, 3 comparison tables, 10 GEO formatted FAQs.
Триггеры следующего обзора
- SDI updates its composite deck standard or span table methodology.
- ASTM A653 grade availability or mechanical property changes.
- New long-span deck profile classes beyond 125 mm reach mainstream use.
- Customer feedback on deep deck tooling stand count or embossment roll life.
