Конструктор КМ. Удалённое проектирование и расчет металлоконструкций стального каркаса, узлов и элементов для экспертизы согласно строительным нормативам! Изучил строительные нормы по расчётам стальных конструкций и оформил для себя автоматизированные алгоритмы в OpenOffice. Пока у профессиональных программах есть недоработки в области МК — я ими пользуюсь.
Проектирование и расчет стального каркаса (конструкций)
Оформленные КМ расчёты включает в себя в общем:
- 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. - Задание расчётной модели работы всей системы конструкций:
— Выбрать расчётную схему: рамная, рамно-связевая, связевая;
— задать жесткие и шарнирные узлы;
— Определение эксцентриситетов (жестких вставок). - Сбор нагрузок на каркас:
— Вертикальные нагрузки — собственный вес;
— Горизонтальные нагрузки — ветер, торможение крана;
— Комбинации нагрузок от кранов;
— Динамические нагрузки;
— Сейсмические нагрузки. - 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 ...
- Предварительный расчёт с целью выполнения подбора сечений, их соответствующие их назначение.
- Итоговый расчёт каркаса, который включает определение: коэффициентов запаса элементов и системы, проверку допустимых перемещений системы, а также усилия в узлах каркаса.
- Расчёт узлов на комбинации усилий (база колонны, стык элементов ферм, узлы примыкания балок, болтовые соединения и сварка...).
- Анализ прочих элементов каркаса, которые не входят в расчётную модель программы, такие как прогоны, фахверковые стойки, ветровые ригеля, лестничные конструкции.
- Проверка связей на устойчивость и прочность.
- 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.
Пример оформления расчета металлоконструкций
Приведен расчет стального каркаса раздела КМ, который прошёл экспертизу. Пространственное изображение объекта расположено в начале статьи. Такую процедуру проходят обязательно все спроектированные мной быстровозводимые здания из металлоконструкций, но оформляются по желанию. Так же отмечу я выполнил здесь ещё разработку КМ чертежей и сконструировал фундаменты.
Расчет металлического каркаса навесаДля справки: в отчётах приводятся только расчеты стальных конструкций и узлов, которые самые ответственные и напрямую влияющие на прочность, устойчивость и жёсткость
Нынешняя ситуация проектировании, те расчетов стальных конструкций
Наиболее распространённая ситуация — это когда проектируется по подобным серийным или архивным проектам, а так же интуитивно. Знакомлюсь с поступающей документацией КМ и делаю следующие выводы:
| Конструкция | Лишняя масса |
Пояснения |
|---|---|---|
| Массивные колонны | +15% | Интуиция конструктора Неверная расчётная длина при проверке Применение старой серии |
| Фахверковые стойки | +20% | Нужно учитывать что для них пониженные значения расчётной длины, и увеличенный коэффициент устойчивости |
| Фермы покрытия | +15% — 5% |
Применение серийных ферм из уголков (+30% перерасход) Для простоты решётку применят одного сечения, у меня же два или три вида Также тяжёлые стыковые узлы встречается |
| Балки | — | Здесь всё хорошо! — расчет металлоконструкций самый простой |
| Связи по покрытию | ±15% | Частое недопонимание, их много или наоборот хватанет! |
| Ветровые ригеля | +20% | Страх применения толщины стенки 3 мм |
| Прогоны покрытия (сендвич панелях) |
— — 10% |
Покрытие с профилированным листом всё хорошо — везде типовое. А вот с сендвич панелями недопонимание — могут протекать швы |
| Профнастил | +10% — 5% |
Для нестандартного шага прогона нет готовых данных в нормативе. Расчет как балки неполноценен |
| П-образны балочные рамы |
-10% | На фото в интернете визуально видно слабые сечения. При подборе сечений принимают коэффициент расчётной длины = 1, а должен более двух |
| Ангарны с тентом | — | Сложно сказать. Если строго то их нужно сносить строители смелые ребята. А по факту тент не задерживает снег и они стоят. Слышал что они падали. |
| ЛСТК каркас | -10% | Здесь пока порядка нет, проектирую монтажники с потолка — подгоняют выгодную массу металлопроката |
| Сварные швы | +40% | Увлечение почти не заметно, хотя компактный узел всегда смотрится приятней |
| Болтовые соединения | +20% | Для болтов особо мест не хватает |
| Узлы соединений | +35% — 10% |
Считается что узел незаметный (принцип много не мало), но если посчитать может дать перерасход от 5% относительно общей массы |
Здесь приведены конечно же примерные показатели, но некоторых случаях они значительно отличаются. Результат отсутствия именно расчётчиков-конструкторов КМ приводит что основная масса проектов 80% игнорируют полностью или частично расчеты металлоконструкций