Металлические конструкции

Расчет металлоконструкций производится с учетом Межгосударственного стандарта ГОСТ 23118-99, проектная документация должна отвечать ГОСТу 21. 502-2007. Компания «СКИМпро» во время выполнения заказа руководствуется существующими стандартами и отраслевыми нормативными требованиями. Квалифицированные сотрудники цеха стальных металлоконструкций учитывают особенности технического задания на составление проекта, на отдельных стадиях расчета и проектирования выполняется периодическое согласование с заказчиком исходных данных и эксплуатационных требований.

Стальные строительные конструкции квалифицируются по:

1. Назначению и видам соединений. Используются для промышленного, жилого и коммерческого строительства. Могут быть несущими, ограждающими и совмещенными. Отдельные узлы соединяются сварными швами, на заклепках (неразборные варианты) или метизами (разборные варианты). Допускается проектирование комбинированных вариантов.
2. Степени готовности и эксплуатационному назначению. Сборка делается непосредственно на месте установки или в промышленных цехах производителя. По условиям эксплуатации работы производятся с учетом видов и значений силовых воздействий, температурных условий и особенностей эксплуатации. Одновременно учитываются переменные и постоянные нагрузки оптом.
3. Сопротивляемости агрессивной внешней среде. Классификация определяется СНиП 2. 03. 11.
4. По характеру функционирования. Могут быть стационарные, передвижные или сборно-разборные.

Металлоконструкции – описание технических требований

Металлические конструкции должны проектироваться с таким расчетом, чтобы они гарантировали требуемый уровень надежности и безопасности с учетом особенностей эксплуатации. Выдерживали нагрузки, возникающие во время сборки, обеспечивали нужную долговечность, не допускали несоизмеримых разрушений в результате аварийных ситуаций и имели минимальные расценки сметной стоимости.

1. Конструкции должны учитывать стандарты и технические условия на конкретные марки проката, согласовываться с заказчиком и приниматься к производству изготовителем.
2. Должны удовлетворять заданным заказчиком требованиям по прочности и несущим способностям. Стойкими к температурным деформациям и воздействию открытого огня.
3. Используемые материалы должны отвечать СНиП II-23, прочность сварных швов ГОСТ 6996. Временное сопротивление на разрыв и твердость метала сварного соединения не ниже 1-й группы по существующей классификации.

На вид сварные швы должны быть с чешуйчатой или гладкой поверхностью, не иметь сужений, расширений и прожогов (см. Фото). Наличие трещин любой ориентации категорически запрещается. Предельные параметры отклонения по линейным размерам должны отвечать техническим нормативным документам.

Процесс сварки металлической конструкции

Методика определения внутренних усилий в металлоконструкциях

2016 год – год проведения Кубка конфедераций, на этих стадионах через два года состоятся матчи ЧМ 2018. Большинство из них построены с использованием металлоконструкций. Расчеты выполняются с учетом отраслевых нормативных актов и состоят из следующих этапов:

1. Моделирование конструкций. Принимаемая схема и допуски при расчетах должны отражать фактические нагрузки на элементы конструкции при предельных состояниях. При этом просчитывается поведение поперечных сечений и всех узлов с необходимой точностью.
2. Расчетные схемы учитывают показатели жесткости фундаментов и нагруженных узлов, допускают возможные несовершенства конструкции, возникающие в связи с особенностями технического задания заказчика.

Цех по производству металлоконструкций предоставляет проектную документацию и рабочие чертежи для монтажа, конкретные составляющие могут дополнительно оговариваться с заказчиком. Транспортные пакеты должны гарантировать полную сохранность конструкций во время доставки с предприятия-изготовителя на строительную площадку. Максимальные размеры отвечают условиям перевозки различным транспортом, в том числе и железнодорожным.

Перед отправкой ответственные сотрудники производителя принимают готовые изделия и выписывают сертификаты соответствия качеству. Осуществляется входной контроль качества исходных материалов: сортамент, класс и марка проката, геометрические размеры и т. д. На стадии операционного контроля производственная компания проверяет геометрические размеры кондукторов, шаблонов и элементов оснастки, параметры заготовок, качество сварки и соединений болтами, соответствие геометрических размеров и параметры защитных антикоррозионных покрытий. Во время приемо-сдаточного контроля обе стороны проверяют наличие всех документов и их соответствие установленному государственному образцу, комплектность и полнота документации. По требованию заказчика может производиться выборочная проверка соответствия конструкций требованиям стандарта.
Расчет усилийВо время выполнения работ конструкторы принимают во внимание наименование архитектурного элемента и условия его эксплуатации.

1. Перекрытия, покрытия и балки на промышленный комбинат, жилое или коммерческое здание. Максимальные нагрузки принимаются равномерно распределенными, дополнительно может рассматриваться сосредоточенные усилия, временно возникающие во время монтажа или эксплуатации.
2. Неразрезные стальные балки для перекрытий. Не имеют консолей, рассчитываются только на равномерные нагрузки. Постоянная нагрузка влияет на каждый пролет, переменная через один.
3. Снеговые и ветровые нагрузки. Значения нагрузок берутся из специальных таблиц в зависимости от климатической зоны расположения проектируемого здания.
4. Нагрузки на отдельные элементы конструкций на этапе монтажа. Могут определяться как одна постоянная или сочетание нескольких переменных нагрузок.
5. Аварийные усилия. Принимается комплекс мер для недопущения появления критических деформаций. В зависимости от условий эксплуатации и назначения конструкции могут применяться следующие стратегии: снижение вероятности появления критических усилий, защита конструкций за счет понижения отрицательного эффекта и принятие мер по обеспечению живучести.

Расчет металлоконструкций на прочность сотрудники компании выполняют на специальных программах, что повышает скорость выполнения заказа, улучшает качество и понижает стоимость.
Общие требования к вертикальным и горизонтальным связямВсе колонны по высоте и длине раскрепляются связями в вертикальных и горизонтальных плоскостях. При установке колонн в рамные конструкции они должны выдерживать максимальное аварийное растяжение без потери устойчивости и первоначальных физических характеристик. При этом принимается во внимание, что такие временные нагрузки не могут действовать одновременно с расчетными постоянными.

Горизонтальные связи нужно изготовить по периметру каждого перекрытия в двух перпендикулярных направлениях. Они не могут иметь разрывов, должны проходить по осям элементов и узлов ближе к краям сооружения. Для связей применяются специальные элементы. В некоторых случаях допускается использовать металлические покрытия крыш.

В сейсмически опасных зонах должны предусматриваться ключевые элементы повышения устойчивости. Расчет выполняется на максимальное значение эпизодического усилия. Вычисления отдельно делаются как по распределенной, так и по равнодействующей нагрузке.
Учет нелинейности металлоконструкцииВозникающие специфические усилия рассчитываются по теории первого порядка (используется начальная геометрия конструкции) или теории второго порядка (учитывается схема после возникновения деформации). Коэффициент устойчивости для упругой деформации должен быть не менее 10, для пластической деформации не менее 15. Третье предельное состояние конструкции – появление трещин. Предельные усилия не должны превышать значений, при которых трещины начинают раскрываться, а показатели физической прочности резко понижаются. Нелинейности могут появляться в больших производственных цехах из металлоконструкций.

Учет ошибок проектирования и монтажа (несовершенств)Для учета воздействий возможных нагрузок от несовершенств конструкций, возникающих во время изготовления или монтажа, применяются поправочные коэффициенты. Рассчитываются на усилия при отклонении от вертикальности и горизонтальности, нарушении параллельности и линейности, неправильной подгонки отдельных элементов. При этом принимается во внимание, что несовершенства могут иметь глобальный или локальный характер.

Глобальные несовершенства учитываются в расчетной схеме при моделировании перекосов каркаса при изменении геометрии и приложении эквивалентных по значению горизонтальных усилий, влияют на стоимость изготовления. Локальные несовершенства отдельных нагруженных узлов учитываются во время моделирования. Внутренние усилия и моменты определяются статическим расчетом в пластической или упругой стадии. При расчете показатели поперечного сечения проката классифицируются с учетом геометрических и линейных параметров и физико-механических свойств стали.

Коэффициенты надежности вне зависимости от характеристик устойчивости конструкции подбираются индивидуально. Действующие стандарты регламентируют их минимальные значения. Коэффициент запаса по прочности не может быть ниже 1,0; по устойчивости не ниже 1,0, на растяжение не ниже 1,25. При этом характеристика номинальных сечений принимается по брутто и нетто. В первом случае технологические монтажные отверстия не учитываются, во втором случае из сечения вычитается площадь отверстий. Калькулятор предусматривает три формы потери статической устойчивости: продольный изгиб конструкции, чрезмерное кручение, изгиб и кручение в комплексе.

В некоторых случаях осевые усилия в фермах могут рассчитываться, предполагая что стержни в узлах имеют шарнирное соединение. При этом длина элементов нижнего и верхнего пояса в горизонтальной плоскости равняется расстоянию между элементами фермы. Конкретный способ расчета наши специалисты определяют с учетом всех особенностей конструкции.

Технические характеристики металлов, используемых для создания металлических конструкций

Для изготовления металлоконструкций используются строительные стали по ГОСТу 27772–88. В России можно купить такие стали:

Во время проектирования используется уголок, двутавр, швеллер, круглая и профильная труба, полоса, толстолистовая сталь холодного и горячего проката. Обработка металлоконструкций от коррозии выполняется устойчивыми покрытиями.

При выборе конкретных марок сталей принимаются во внимание следующие показатели:

1. Пластичность. Определяется предельным отношением f_u / f_y (максимальное удлинение до начала момента разрушения к показателям критической деформации). Критическая деформация подбирается в зависимости от класса прочности проката по каждой марке стали.
2. Хрупкое разрушение. Прокат должен иметь требуемую ударную вязкость для исключения явлений хрупкого разрушения при максимально низких температурах эксплуатации с учетом предельного срока службы металлических конструкций. Допустимая толщина проката для изготовления нагруженных элементов конструкций определяется по таблицам государственного стандарта.

Расчетные показатели допустимой температуры в нагруженных местах определяется по формуле ΔTEd = Tmd + ΔTγ + ΔTσ+ ΔTR + ΔT͘ε + ΔTεcf . Равняется сумме самой низкой температуры (Tmd), поправки потерь тепла (ΔTγ), поправки на напряжение и предел текучести (ΔTσ), поправки на безопасность (ΔTR), поправки на скорость деформации (ΔT͘ε) и поправки на степень холодной формовки (ΔTεcf). Для конструкционных сталей модуль упругости должен равняться E = 210 000 H/мм2, коэффициент Пуассона v=0,3 и модуль сдвига ≈ 81000Н/мм2.

При определении сортамента для строительства зданий и сооружений учитываются свойства сталей по направлению толщины проката. Для изготовления ответственных конструкций нужно использовать стали с улучшенными физическими свойствами. Особого внимания требуют тавровые соединения толщиной более 35 мм, крестовые соединения толщиной более 25 мм и угловые соединения толщиной более 20 мм. Для этих мест запрещается увеличивать высоту сварного шва или уменьшать объем металла во время сварки.
Спецификация используемого металлопрокатаСпецификация для дома и дачи составляется в соответствии со схемами расположения каждого конструктивного элемента. Отход металла на обработку не учитывается. Для объектов с поэтапным вводом отдельных строительных элементов, рабочие чертежи и спецификация металлопроката составляются по каждой очереди с учетом последовательности возведения.
Из чего складывается стоимость металлоконструкцийКонечная цена металлических конструкций зависит от нескольких факторов:

• цена за тонну металлопроката и метизов для сборки;
• стоимость расчетов и изготовления документации;
• стоимость изготовления, включая производство сварных и сборочных работ; мероприятий по защите поверхностей и коррозионных процессов;
• затраты на упаковку, погрузку и доставку.

В общей стоимости разработка проектной документации составляет ≈5%, цена металлопроката ≈65%, стоимость сборки и обработка металлоконструкций ≈30%.

Каждая компания составляет свой прайс-лист с учетом сложности технического задания, применяемых материалов и имеющегося производственного технологического оборудования. Примерные цены можно узнать из таблицы.

Вид металлических конструкций	Сметная стоимость работ по проектированию и изготовлению
	Вес конструкций до 5 т	Вес конструкций до 25 т	Вес конструкций до 100 т
Сложные архитектурные конструкции, включающие большое количество отдельных узлов (пространственные связи, фермы различного вида и т. д.)	5500 рублей/тонна	5100 рублей/тонна	4700 рублей/тонна
Простые конструкции (балки, ригеля, колонны и т. д.)	4950 рублей/тонна	4600 рублей/тонна	3900 рублей/тонна

Конкретные цены на изготовление по чертежам заказчика можно узнать у специалистов компании после предъявления технических требований. На этапе согласования стоимости могут приниматься решения по изменению конструкции с целью повышения технологичности изготовления и монтажа. Все действия в обязательном порядке согласуются с заказчиком. Цена за тонну элементов может меняться с учетом сложности.

После заключения предварительного договора наши специалисты разрабатывают эскизный проект и предоставляют его клиенту для ознакомления и утверждения. На этой стадии он может вносить свои правки и замечания. Они принимаются к исполнению только в том случае, когда не нарушают требования государственных стандартов и нормативов и не понижают безопасность и долговременность эксплуатации здания.

Расчет стоимости металлоконструкций под заказ делается индивидуально для каждого заказчика.