Расчет металлоконструкций с целью увеличения надежности построек

Расчёт по СНиП

Перед тем как, перейти к расчетам, для начала, нужно определиться, каким образо будет собираться конструкция в последующем, с помощью сварных или болтовых соединений. Исходя из этих данных, останется выбрать тот или иной вид металлопроката. При этом желательно, а в некоторых случаях обязательно необходимо учитывать требования СНиП, поскольку для каждого вида металлоконструкций существуют определенные нормативы.

В большинстве случаев в строительстве используется металлопрокат общего назначения, а именно: тавры и двутавры, трубы различных типов профиля (круг, квадрат, прямоугольник), уголки, швеллеры. Также применяют специальные изделия, получаемые путем проката – двутавровые балки, профильный лист

Классификация проводится по следующим характеристикам: форма, габариты, вес определенной единицы длины, допустимые погрешности размеров и геометрии, и даже способ перевозки. Важно знать, что все металлопрокатные изделия производятся согласно ГОСТ или в редких случаях согласно техническим условиям предприятия. Расчет металлоконструкций относительно экономичности проката выполняется отдельно, для этого существуют специальные формулы, и начнем мы именно с этого этапа.

Проектирование и расчет стального каркаса (конструкций)

Оформленные КМ расчёты включает в себя в общем:

1. Изучение исходных данных, которые в основном включает в себя: определение ветрового и снеговой района, геологические условия и условия эксплуатации. В редких случаях определение сейсмической зоны.
2. Задание расчётной модели работы всей системы конструкций: — Выбрать расчётную схему: рамная, рамно-связевая, связевая; — задать жесткие и шарнирные узлы; — Определение эксцентриситетов (жестких вставок).
3. Сбор нагрузок на каркас: — Вертикальные нагрузки — собственный вес; — Горизонтальные нагрузки — ветер, торможение крана; — Комбинации нагрузок от кранов; — Динамические нагрузки; — Сейсмические нагрузки.
4. Построение расчётной схемы в специализированной программе (назначение жестокостей, шарниров, жёстких вставок, связей, типов конечных элементов…) и задание расчётных характеристик (марку стали, коэффициент условия работы, расчётные длины, предельные гибкости, коэффициент постели …
5. Предварительный расчёт с целью выполнения подбора сечений, их соответствующие их назначение.
6. Итоговый расчёт каркаса, который включает определение: коэффициентов запаса элементов и системы, проверку допустимых перемещений системы, а также усилия в узлах каркаса.
7. Расчёт узлов на комбинации усилий (база колонны, стык элементов ферм, узлы примыкания балок, болтовые соединения и сварка…).
8. Анализ прочих элементов каркаса, которые не входят в расчётную модель программы, такие как прогоны, фахверковые стойки, ветровые ригеля, лестничные конструкции.
9. Проверка связей на устойчивость и прочность.
10. Оформление отчёта для заказчика или экспертизы.

Отдельного расчета стальных конструкций

• Расчёт стальной конструкции стропильной фермы включает в себя: Уточнение расчётной схемы (работа связей). Определение узловых нагрузок, расчёт усилий в элементах, проверка прогиба. Далее расчёт узлов: примыкания решётки, проверка прочности фланцевого и опорного соединений.
• Стальная подкрановая балка: Сбор нагрузок в зависимости от конструкции крана. Важный момент условия работы цеха, если работа в 3 смены — то необходимо учитывать усталостное разрушение. И самое интересное проверка устойчивости верхнего пояса сечения для 1 класса балок. Здесь такие балки необходимо как один из вариантов нужно раскреплять из плоскости.
• Балки перекрытий — это простой вариант расчёта — здесь проблем почти нет — проверка прочности, прогиба и узла опирания.

Расчет металлоконструкций в отношении экономичности

Существует ошибочное мнение, что чем меньше габариты и вес металлопроката, тем выгоднее будет из него конструкция. Понятно, что более тонкие уголки выдержат меньшую нагрузку и это справедливо по отношению к любым материалам из металла. Поэтому основных критериев определения экономичности изделия, будь то двутавр или швеллер, используются довольно много. В частности, обычный и пластический момент сопротивления (соответственно, W и Wп), момент инерции I, радиус инерции i и сопротивление поперечного сечения срезу Cc. Именно по всем этим параметрам определяется наиболее выгодная форма изделия.

Фото из открытых источников, носит иллюстрационный характер

В большинстве случаев логично использовать такую величину, как удельная площадь профиля в поперечном сечении, которая обозначается как Аw и определяется по формуле:

Аw = А/W2/3.

А – площадь поперечного сечения профиля, или, иначе, заданное количество материала;

W – момент сопротивления, равный единице.

Сравнивая различные элементы конструкции, при этом имея показатели N = N1, которые могут выражать любую из характеристик материала (W, Wп, I, I или Cc), мы все равно не всегда получаем идентичные профили. В связи с этим необходимо выполнять расчет металлоконструкций по формуле определения относительной экономичности одного материала относительно другого:

Δ = (F/F1 – 1). 100%

F и F1 могут означать массу либо стоимость определенной единицы длины или всего металлопрокатного изделия, а также площадь поперечного сечения.

Калькулятор расчета быстровозводимых зданий

Быстровозводимые здания получили широкое распространение, благодаря относительной дешевизне решений, высокой надежности, функциональности, энергоэффективности. Правильный расчет основных параметров БВЗ, определение оптимальной компоновки дает возможность снизить затраты в среднем на 10-15%. Поэтому перед тем, как приступить непосредственно к проектированию, проводят предварительные расчеты цены быстровозводимых зданий. Это дает возможность сориентироваться на стоимость строительства и при необходимости внести определенные коррективы в планы

Расчет стоимости металлоконструкций

Стоимость конструкции складывается не только из цен на материалы, но и с учетом трудоемкости сборки, величины расходов на перевозку металлопроката. Самый же простой способ определения экономичности выбора того или иного горячекатанного профиля – по способу изготовления. Потому что, наиболее доступными и недорогими являются изделия, получаемые путем горячего проката, сортовые и профильные продукты, листовые материалы.

Фото из открытых источников, носит иллюстрационный характер

Из этих же изделий в дальнейшем получают путем холодного проката гнутые профили и гофрированные метизы, которые естественно дороже обычных стальных листов. Исключение в отношении дешевизны составляют бесшовные трубы, намного доступнее которых электросварные.

Электросварные трубы изготавливают посредством продолжительного холодного профилирования из листов металла, полученных путем горячего проката. Швы получают с помощью высокочастотных токов, формирующих коронную дугу на конце электрода. Подобным методом производятся не только электросварные трубы, но и замкнутые профили прямоугольных сечений. Последние несколько дороже, если их изготавливают посредством изменения формы гнутосварных труб с круглым поперечным срезом.

В расчетах металлоконструкций лучше ориентироваться на белорусские нормы ввиду того, что они имеют достаточно высокие требования и не уступают зарубежным. Помните для корректного проектирования зданий и сооружений из стали нужно обладать навыками сбора нагрузок, расчета усилий, а также определения нормальных и касательных напряжений.

Как рассчитать нагрузку на профильную трубу

Выбирая профильную трубу для несущих конструкций самостоятельно, заказчик понимает важность точных вычислений параметров и нагрузки. В этой статье мы попробуем разобраться, стоит ли экономить на расчетах.

С приходом лета начинается строительный сезон для компаний, владельцев коттеджей, дачных участков. Кто-то строит беседку, теплицу или забор, другие люди перекрывают кровлю или возводят баню. И когда перед заказчиком возникает вопрос о несущих конструкциях, чаще выбор останавливается на профильной трубе из-за низкой стоимости и прочности на изгиб при малом весе.

Какая нагрузка действует на профильную трубу

Другой вопрос, как рассчитать размеры профильной трубы так, чтобы обойтись «малой кровью», купить подходящую по нагрузке трубу. Для изготовления перил, оградок, теплиц можно обойтись без расчетов. Но если вы строите навес, кровлю, козырек, без серьезных расчетов нагрузки не обойтись.

Каждый материал сопротивляется воздействию внешних нагрузок, и сталь – не исключение. Когда нагрузка на профильную трубу не превышает допустимых значений, то конструкция согнется, но выдержит нагрузку. Если вес груза убрать, профиль примет исходное положение. В случае превышения допустимых значений нагрузки труба деформируется и остается такой навсегда, либо разрывается в месте сгиба.

Чтобы исключить негативные последствия, при расчете профильной трубы учитывайте:

1. размеры и сечение (квадратное или прямоугольное);
2. напряжение конструкции;
3. прочность стали;
4. типы возможных нагрузок.

Классификация нагрузок на профильную трубу

Согласно СП 20.13330.2011 по времени действия выделяют следующие типы нагрузок:

1. постоянные, вес и давление которых не меняется со временем (вес частей здания, грунта и т.д.);
2. временные длительные (вес лестницы, котлов в коттедже, перегородок из гипсокартона);
3. кратковременные (снеговые и ветровые, вес людей, мебели, транспорт и т.д.);
4. особые (землетрясения, взрывы, удар машины и т.д).

К примеру, вы сооружаете навес во дворе участка и используете профильную трубу как несущую конструкцию. Тогда при расчете трубы учитывайте возможные нагрузки:

1. материал для навеса;
2. вес снега;
3. сильный ветер;
4. возможное столкновение автомобиля с опорой во время неудачной парковки во дворе.

Для этого воспользуйтесь СП 20.13330.2011 «Нагрузки и воздействия». В ней есть карты и правила, необходимые для правильного расчета нагрузки профиля.

Расчетные схемы нагрузки на профильную трубу

Кроме типов и видов нагрузки на профили, при расчете трубы учитываются виды опор и характер распределения нагрузки. Калькулятор рассчитывает, используя только 6 типов расчетных схем.

Максимальные нагрузки на профильную трубу

Некоторые читатели задаются вопросом: «Зачем делать такие сложные расчеты, если мне нужно сварить перила для крыльца». В таких случаях нет необходимости в сложных расчетах с учетом нюансов, так как можно прибегнуть к готовым решениям (таб. 1, 2).

Таблица 1. Нагрузка для профильной трубы квадратного сечения Размеры профиля, мм Максимальная нагрузка, кг с учетом длины пролета 1 метр 2 метра 3 метра 4 метра 5 метров 6 метров Труба 40х40х2 Труба 40х40х3 Труба 50х50х2 Труба 50х50х3 Труба 60х60х2 Труба 60х60х3 Труба 80х80х3 Труба 100х100х3 Труба 100х100х4 Труба 120х120х4 Труба 140х140х4

Таблица 2. Нагрузка для профильной трубы прямоугольного сечения (рассчитывается по большей стороне) Размеры профиля, мм Максимальная нагрузка, кг с учетом длины пролета 1 метр 2 метра 3 метра 4 метра 5 метров 6 метров Труба 50х25х2 Труба 60х40х3 Труба 80х40х2 Труба 80х40х3 Труба 80х60х3 Труба 100х50х4 Труба 120х80х3

Программы для расчета металлоконструкций

Конечно, в современном строительстве применяются специальные программы, которые смогут помочь провести расчет металлоконструкций, о некоторых из них мы расскажем ниже. Прежде всего стоит сказать, что программы могут быть, как дескопными, так и онлайн версиями, каждая из них по-своему хороша.

• Онлайн-калькулятор «Metalcalc» — достаточно удобный и быстрый ресурс, который быстро определит вес и длину металлопроката. Важно отметить, что расчеты выполняются на основании действующих ГОСТ-ов и отличаются максимальной точностью.
• «Sopromatguru» – это отличная, но, к сожалению, лишь частично бесплатная онлайн версия программы, которая служит для расчёта балок. Здесь можно рассчитать статически определимую систему, определить перемещения в узлах и другие параметры.
• Дескопная программа «Ферма», позволяющая рассчитать плоскую статически определимую ферму и при этом сохранить полученные результаты.

Конечно, это лишь малая часть существующих программ для расчета металлоконструкций, мы лишь хотели показать их существование и кратко описали возможности, при желании всю дополнительную информацию можно найти в интернете.

Международный онлайн калькулятор зданий — система WebSteel

Завод ПК Веста предлагает уникальный онлайн сервис WebSteel
(калькулятор зданий и строительных конструкций) для проектирования и расчета стоимости индивидуальных зданий из легких металлоконструкций для дальнейшего строительства в любой точке мира (ангары, склады, офисы, магазины, цеха, фермы и т.д.) Онлайн сервис действует 24/7 и позволяет получить официальное коммерческие предложение с бесплатными эскизами с учетом основных климатических зон по месту строительства (снеговые, ветровые и сейсмика)

В отличие от традиционных CAD комплексов система WebSteeel

работает в зоне технологических возможностей завода ПК Веста, что позволяет клиенту без технического образования на много быстрее и удобнее создать уникальный проект здания, максимально точно рассчитать бюджет на строительство здания и мгновенно учесть базовые требования по проектированию подобных зданий в режиме онлайн.

Потратьте максимум 10 минут на ввод базовых онлайн параметров здания, выберите место строительства на карте в большинстве странах мира и получите официальное онлайн коммерческие предложение! И все это — совершенно бесплатно! Если вас устраивает бюджет на строительство, то смело размещайте заказ на заводе ПК Веста с точным фиксированием всех цен и сроков по договору!

Заказать расчет здания Рассчитать онлайн

Инновационный сервис для расчета БВЗ от ПК ВЕСТА

ПК ВЕСТА разработала уникальный калькулятор для онлайн расчетов строительных конструкций. ВебСтил – это инновационный сервис, позволяющий клиентам из любого уголка мира выполнять все необходимые расчеты и обслуживаться удаленно без звонка и визита на завод. Он бесплатный, доступен в режиме 24/7/365, прост в использовании. Он учитывает максимальное количество факторов, влияющих на стоимость и функциональность БВЗ, что качественно его отличает от обычных онлайн калькуляторов расчета строительства дома.

Данный сервис предназначен для онлайн проектирования БВЗ любого типа. Для работы с ним достаточно ввести исходные параметры здания, после чего система рассчитает параметры и создаст 3D модель нового объекта. ВебСтил позволяет обслуживаться полностью удаленно, он проектирования, до заказа поставки металлоконструкций в любую точку планеты. Все это позволяет сэкономить время заказчиков и ускорить время поставки быстровозводимых зданий.

Если возникли вопросы, задайте их нашим менеджерам в онлайн чат или по телефону.

Рассчитать здание

Как это работает

Расчеты с помощью бесплатного строительного онлайн калькулятора выполняются удаленно без звонка или визита на завод металлоконструкций. Несмотря на высокий функционал сервиса, его интерфейс максимально упрощен, что позволяет легко в нем ориентироваться даже людям без специальных технических знаний и навыков.

Для расчета быстровозводимого здания необходимо в соответствующих полях указать следующую информацию:

1. регион;
2. размеры БВЗ;
3. тип конструкции;
4. варианты обшивки;
5. тип проемов, их параметры и количество;цвет стен, крыши, навеса, проемов, доборов;
6. выбрать дополнительные услуги.

Система автоматически выполняет подсчет стоимости. Пользователь может менять исходные параметры, отслеживая изменение цены. Такой сравнительный анализ позволяет выбирать оптимальные решения с точки зрения функциональности и стоимости. Эскизы, техническое задание и готовые расчеты предоставляются заказчику на электронную почту.