С чего начинается расчет легких металлических конструкций? У каждого проектировщика своя методика. Но лучше начинать с детальной технико-экономической оценки возведения объекта, являющейся важной составляющей строительной сметы. Она дается исходя из анализа стоимости на один квадратный или кубический метр здания или один метр конструкции, а также учета затрат на ее изготовление и сроков установки.

Стальные конструкции проектируются, исходя из различных СНиП, которые предусматривают возможность выбора лучших чертежей построек, разрезов деталей и марок стали. Расчет производится по методу предельных состояний (см. статью на нашем сайте «Примеры расчета металлических конструкций»). На заводах-изготовителях производятся различные стальные конструкции. Это и готовые конструкции, если есть возможность их тарнспортировки в таком состоянии, и части в виде укрупненных монтажных блоков. Для некоторых сборочных элементов используют сварные стальные конструкции, соединения на болтах и заклепках.

Приведенные ниже примеры расчета металлических конструкций являются основой для проектировщика. Остановимся на них подробнее. Начнем с примера расчета металлических конструкций по предельным состояниям. В таких вычислениях важно обеспечить сооружению при возведении заданные характеристики, снабдить его устойчивость, минимизировать затраты металла и труда разработчиков.

СНиП – строительные нормы

По нормам СНиП II-А 10-72 строительные установки и основания рассчитываются по предельным состояниям. Предельные состояния возникают тогда, когда построенная конструкция вдруг перестала отвечать требованиям, которые были заданы ей в момент эксплуатации или при стройке. Потому-то в момент возведения конструкции инженеры ведут расчеты на действие статических и динамических нагрузок, которые могут возникнуть во время строительства или после него. Предельные состояния разделяются на два вида. Первый – потеря несущей способности или неготовность к эксплуатации, второй – непригодность к нормальному использованию технических средств постройки. В первом случае это происходит, когда теряется устойчивость формы и положения, возникают различные разрушения, текучесть материала, сдвиг соединительных элементов конструкции. Во втором случае имеется в виду появление трещин, прогибов, осадок. Как правило, такое случается с каменными и железобетонными установками.

Прокатная балка используется для перекрытий небольших площадей конструкций с малой несущей способностью. Это объясняется перечнем употребляемых прокатных профилей. Прокатная балка незаменима в балочных клетках, для перекрытия небольших пространств гаражей, подвалов, складов; её используют в качестве опорных брусьев, которые поддерживает кровлю, в конструкциях эстакад.

Расчет жесткости балки (расчет по второму предельному состоянию) начинается с определения прогиба с учетом упругой работы материала от действий нормативных нагрузок. Действие коэффициента перегрузки здесь не учитывается.

Для чего нужны предварительно-напряженные балки? Ответ прост: за счет их предварительного напряжения уменьшаются затраты металла на изготовление балки в среднем на 10 - 20 процентов, да и стоимость самой установки становится дешевле на 12 процентов. Добавим к этому понижение высоты строительных опор и лучшее распределение материала по длине самой балки. Результативность предварительного напряжения состоит в том, что при сборке конструкции в ней создаются напряжения, обратные по знаку напряжения от нагрузки.

Критериями классификации сварных швов являются конструктивные признаки, цели, установка, длина и наружная форма. По конструктивному признаку сварные швы разделяют на стыковые и угловые (или валиковые). Стыковые швы более надежны, так как имеют меньшее сосредоточение напряжений. Однако они требуют добавочной разделки продольного края. Если используется ручная сварка элементов протяженностью в поперечнике чуть больше 8 мм, то для пропуска материала по всей толщине разрезов нужны узкие промежутки между ними, и обработка их кромок.

Монтаж металлических конструкций предполагает сборку зданий каркасного типа – многоэтажных сооружений, которые состоят из несущих и ограждающих установок. Несущие установки – каркас из высокопрочных материалов (железобетон, сталь), ограждающие – легкие стеновые панели с термоизолирующими материалами. Они быстро возводятся и имеют минимальную строительную площадку.

Начало XIX столетия ознаменовалось стремительным техническим прогрессом во всех областях техники и, в частности, в металлургии и металлообработке. С этого времени начинается четвертый период развития металлоконструкций, который продлится вплоть до 20-х годов XX века. Что изменилось? Во-первых, кричный процесс получения железа был заменен более совершенным – пудлингованием, а в конце 80-х годов железо выплавляли из чугуна в мартеновских и конверторных печах. В 40-е годы XIX века был освоен процесс получения профильного металла и прокатного листа, чуть раньше появились заклепочные соединения, чему способствовало изобретение дыропробивного пресса.

Незаменимым элементом в строительстве мостов и многоэтажных зданий, безусловно, является двутавровая балка. Этот элемент металлообработки выпускается в различных вариантах: сварная двутавровая балка, обычный, колонный и широкополочный двутавр. Балки могут различаться по толщине полки и стенки, цели использования, однако для их изготовления используется одна и та же технологии производства. Современное производство двутавровой балки осуществляется с помощью новейшей техники.

С целью экономии металла в строительных установках вместо обычной стали используют малоуглеродистую сталь повышенной прочности. Но в балках, изготовленных из таких сортов стали, нет возможности более полно использовать их преимущества. Это объясняется тем, что в стенке опорных брусьев и в разрезах вблизи опор напряжение намного меньше расчетных, а местная устойчивость компонентов горизонтальной несущей конструкции из стали повышенной прочности, имеющей опору в двух или более точках, менее надежна, чем в тех же несущих конструкциях, изготовленных с помощью малоуглеродистой стали. Поэтому надежнее всего применять балки с использованием двух марок стали различной прочности, которые называются бистальными. 

В бистальных балках сталь повышенной прочности употребляется только в самых напряженных участках поясов опорных брусьев, а стенка и пояса вблизи опоры, то есть зоны с меньшим напряжением, изготавливаются из стали Ст3.

Сечение составной балки, подобранной по наибольшему изгибающему моменту, можно уменьшить в зонах снижения изгибающих моментов. В разрезных балках это делают у опор, за счет этого уменьшаются затраты на металл, но увеличивается время на производство опорных брусьев. Поэтому изменение сечения целесообразно использовать для горизонтальных несущих конструкций, имеющих опору в двух или более точках с расстояниями между смежными опорами 10–12 метров.

Пояса балок представляют собой горизонтальные листы. Они изготавливаются из листовой прокатки, прокатных швеллеров, гнутых профилей. Пояса балок состоят из двух и более листов. А способ производства сварных двутавровых балок позволяет изготовить пояса, которые будут иметь разнообразные признаки и характеристики.

Пояса клепаных балок состоят из поясных уголков, которые, как правило, бывают равнополочными. Ширину их полок bуг устанавливают исходя из мощности балки и технологии передачи нагрузки на нее. Для опорных брусьев высотой 1 или 2м ширина их полок bуг примерно равна 1/10 h6.
Протяженность в поперечнике поясных уголков приравнивается толщине стенки - это облегчает компоновку монтажных стыков. Если в составе разреза балки есть горизонтальные листы, то необходимо, чтобы поясные уголки выполняли верную трансляцию напряжений пояса на стенку. Зона разреза двух уголков должна составлять не менее 30% от всей площади разреза пояса.

Настилы балочных клеток различают по предназначению и функциональным решениям горизонтальных ограждающих конструкций в здании, разделяющих этажи. Обычно поверх части перекрытия, укладываемого на опоры для сооружения пола, делают защитное покрытие из дерева, асфальта или кирпича. Несущий настил изготавливается из плоских стальных листов или железобетонных плит.
Сейчас часто стали применять щитовой настил из несущего листа стали площадью 3х12м с защитной оболочкой сверху. Настил укладывается на балки перекрытий. 

Полезная нагрузка настила устанавливается равномерно распределенной напряженностью до 40 Кн/м2, с предельным относительным прогибом (f/l) до 1/200.

 

Согласие на обработку персональных данных

Настоящим в соответствии с Федеральным законом № 152-ФЗ «О персональных данных» от 27.07.2006 года свободно, своей волей и в своем интересе выражаю свое безусловное согласие на обработку моих персональных данных ООО "СТАЛЬПРОЕКТ" (ОГРН 5117746040583, ИНН 7743840108), зарегистрированным в соответствии с законодательством РФ по адресу: Варшавское шоссе, д. 1, стр. 1-2, , 4 этаж, комн. 39, Москва, Россия, 117105 (далее по тексту - Оператор). Персональные данные - любая информация, относящаяся к определенному или определяемому на основании такой информации физическому лицу. Настоящее Согласие выдано мною на обработку следующих персональных данных:

  • Имя;
  • Телефон;
  • E-mail.

Согласие дано Оператору для совершения следующих действий с моими персональными данными с использованием средств автоматизации и/или без использования таких средств: сбор, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), использование, обезличивание, а также осуществление любых иных действий, предусмотренных действующим законодательством РФ как неавтоматизированными, так и автоматизированными способами. Данное согласие дается Оператору для обработки моих персональных данных в следующих целях: - предоставление мне услуг/работ; - направление в мой адрес уведомлений, касающихся предоставляемых услуг/работ; - подготовка и направление ответов на мои запросы; - направление в мой адрес информации, в том числе рекламной, о мероприятиях/товарах/услугах/работах Оператора.

Настоящее согласие действует до момента его отзыва путем направления соответствующего уведомления на электронный адрес info@topengineer.ru. В случае отзыва мною согласия на обработку персональных данных Оператор вправе продолжить обработку персональных данных без моего согласия при наличии оснований, указанных в пунктах 2 – 11 части 1 статьи 6, части 2 статьи 10 и части 2 статьи 11 Федерального закона №152-ФЗ «О персональных данных» от 26.06.2006 г.

Закрыть