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 металлоконструкций
На сегодняшний день, металлические конструкции применяются во всех сферах промышленного строительства, будь то сооружение зданий или производственных комплексов. Но стоимость металлокаркаса напрямую зависит от ряда проектных методик, в основе которых лежит сокращение металлоемкости не в ущерб обеспечению предполагаемых нагрузок. Комплекс разработок в этом направлении называется проектирование металлоконструкций, которое определяет основной вектор деятельности нашей компании.
Рентабельность проекта любой сложности обусловлена не только сметными расчетами, но и продуманными конструктивными формами, которые должны иметь документальное обоснование. Поэтому, мы проводим комплексное проектирование с предоставлением сопроводительных документов на конкретный рабочий проект.
Разработкой проекта и сбором пакета документов занимаются высококвалифицированные специалисты, для которых сложность задачи не имеет значения. Цена на изготовление металлоконструкций и дальнейший монтаж в конечном счете радует заказчиков, ведь грамотное проектирование металлоконструкций снижает общую стоимость затрат.
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.
Расчет прочности для промышленных и строительных металлоконструкций: параметры, формулы
Применение профильных труб в быту для создания легких каркасов и ограждений особых расчетов не требует. Но для более серьезных конструкций, а тем более для металлоконструкций промышленного назначения расчет на прочность обязателен, а учитывая возможные атмосферные воздействия, к примеру, снежный покров, то расчет производится с запасом на подобные явления.
Параметры, учитываемые при расчетах
Любая металлоконструкция способна выдержать нагрузки, не превышающие предельно допустимые значения. Деформации, возникающие в металле до предельно допустимых величин имеет обратимый характер, после – необратимый, которые в лучшем случае изменяют ее геометрию, в худшем приводят к разрушению соединения. При проведения расчетов учитываются следующие показатели:
- Размеры или диаметр металлических составляющих;
- Напряжение конструкции;
- Вид и прочность стали;
- Типы возможных нагрузок, которые можно найти в СНиП 2.01.07-85 «Нагрузки и воздействия». В этих расчетах учитываются все виды нагрузок, которые могут воздействовать на конструкцию. К примеру собственный вес опоры, дополнительные нагрузки от временных сооружений, временные сезонные нагрузки от снежного покрова, от максимального количества людей, которые могут находится в расчетном месте одномоментно, а также особые нагрузки в виде удара машины, землетрясения с характерной магнитудой и прочее.
- Тип металлоконструкции.
Расчет прочности обычной балки, который можно провести с помощью специальных программ показывает, что сам процесс расчетов требует специальных инженерных знаний и технических навыков. К примеру, проведем расчет на швеллер при исходной нагрузке q=400 кг/м и длине балки в 6 м, вертикальный предельный прогиб fult составит L/200, этот показатель выбирается из таблицы СНиП 2.01.07-85 (таблица 19). Расчет проводим на швеллер ГОСТ 8240-89, при этом сталь, применяемая в балке С235, с сопротивлением материала Ry=2100 кг/см2.
В начале определяется максимальный момент, который в этих условиях будет равен Мmax =1,8 Т*m. Максимальная поперечная сила составит Qmax=1,2 T. Необходимый требуемый момент сопротивления Wтр=76.53 см3, требуемый момент инерции составит Ітр=1028,571 см4. По Wтр и Iтр из предложенной таблицы сортамента металлопроката остается выбрать швеллер. При этом необходимо помнить, что главным показателем будет прогиб. В данном случае подойдет швеллер ГОСТ 8240-89 №18.
При использовании сложных соединений, ферм — расчет проводится на каждый элемент опоры.
barion-ua.com
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 металлоконструкции на прочность
02.04.2018
Проектировщик в процессе проектирования ищет не только оптимальные варианты металлоконструкций, но еще формирует проектную документацию и предугадывает работу металлоконструкций в разных условиях эксплуатации. Особого внимания заслуживает вопрос, как рассчитать металлоконструкции на прочность, чтобы при строгом обосновании размеров и габаритов, они отвечали заданным условиям эксплуатации на всем сроке службы.
- Основная производственная задача состоит в выпуске качественной продукции. Как рассчитать металлоконструкции на прочность и долговечность при минимальных производственных затратах? Под производственными затратами подразумевается совокупность материальных и трудовых ресурсов.
Часто в техническом задании (ТЗ) заказчика отображаются такие условия эксплуатации, которые противоречат привычной расчетной модели, построенной на типовых расчетах. Например, минимальный расход металла и надежность, которые определяются специалистом в процессе поиска оптимального конструктивного решения, в реальности трудносопоставимые величины. Как рассчитать металлоконструкции на прочность с учетом изменчивости внешних воздействий, разброса прочностных характеристик стали и особенностей работы металлоконструкций в конкретных условиях?
Приняв внешние воздействия в самом широком смысле, включая природные, механические, технологические и даже экстремальные, можно провести расчет любых металлических и строительных конструкций, используя «СП 20.13330.2011 Нагрузки и воздействия».
Говоря о нагрузках недостаточно учитывать только факторы внешний воздействий. В проектируемых металлоконструкциях также учитываются граничные условия, контакт, трение, закрепление. Эти показатели необходимо грамотно ввести в программу, чтобы получить правильный результат. Расчетная модель металлоконструкций изображается в 3D программе вместе с используемыми формулами расчета. Построение расчетной модели и является расчетом металлических конструкций на прочность.
Обычно, металлоконструкции рассчитываются на силовые и другие воздействия, определяющие их напряжение и деформацию по предельным состояниям с учетом работы в упругой зоне. Если речь идет о металлоконструкциях, эксплуатирующихся в особых условиях, как рассчитать металлоконструкции на прочность?
Прежде всего определим, какие состояния называются предельными. В предельном состоянии любые металлоконструкции перестают удовлетворять заданным эксплуатационным требованиям или требованиям при производстве работ. В расчетах на действие статических и динамических нагрузок и воздействий в течение заданного срока службы, учитываются следующие предельные состояния:
- I группы — по потере несущей способности и (или) полной непригодности к эксплуатации конструкций — это общая потеря устойчивости формы, потеря устойчивости положения, разрушение любого характера, переход конструкции в изменяемую систему, качественное изменение конфигурации, состояния, при которых возникает необходимость прекращения эксплуатации в результате текучести материала, сдвигов в соединениях, ползучести, недопустимых остаточных или полных перемещений, или чрезмерного раскрытия трещин.
- II группы — по затруднению нормальной эксплуатации сооружений, к которым относятся состояния, затрудняющие нормальную эксплуатацию (эксплуатацию без ограничений и без внеочередного ремонта) или снижающие долговечность вследствие появления недопустимых перемещений (прогибов, осадок, углов поворота, колебаний, трещин и т. д.).
Как рассчитать металлоконструкции на прочность при нарушении нормальной эксплуатации? В случае производится расчет усиления конструкции. Поскольку расчетная схема состоит из формул, то для I группы предельных состояниях по несущей способности она будет записываться в общем виде: N < S, где N — усилие, действующее в рассчитываемом элементе конструкции, а S — предельное усилие, которое может воспринять рассчитываемый элемент. Усилие N зависит от расчетных нагрузок F, представляющих собой возможные наибольшие или наиболее часто повторяющиеся нагрузки.
- Во II группе предельных состояний предельное условие будет записано формулой: f ≤ [f], где f — перемещение конструкции (функция нагрузок), а [f] — предельное перемещение, допустимое по условиям эксплуатации.
Особые нагрузки из-за которых возникают аварийные ситуации и деформации элементов металлоконструкций определяются при самых неблагоприятных сочетаниях с использованием соответствующих коэффициентов, взятых в СНиП 2.01.07-85 «Нагрузки и воздействия». Коэффициенты снеговых нагрузок отражены в нормах проектирования.
В целом расчет стальных конструкций методами сопромата не дает представления о реальном их поведении и распределении напряжений в каждой отдельной части при повышенных снеговых нагрузках, когда металл переходит в зону пластики. Сопромат предлагает расчетную схему только для эксплуатации металлоконструкций в упругой зоне. В случае, если перераспределение напряжений пойдет по всей металлоконструкции, может возникнуть аварийная ситуация. Поэтому важно иметь хотя бы общее представление о критических ситуациях работы строительных конструкций.
Если у вас остались вопросы и вы не знаете, как рассчитать металлоконструкции на прочность в тех или иных условиях эксплуатации, обращайтесь к нашим специалистам по телефону 391 251-82-82. Будем рады вам помочь с расчетами!
Вернуться к списку
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.
Онлайн калькуляторы
Россия и страны СНГ
Единственный в своем роде сайт практикующего инженера, предоставляющий калькуляторы для строительного проектирования с расчетами по СП, СНиП, здесь присутствуют калькуляторы расчета железобетонных, стальных конструкций, калькуляторы расчета оснований и фундаментов.
www.webcad.pro
Цель калькулона автоматизировать составление коммерческого предложения на проектные работы, по справочникам базовых цен, утверждённых правительством Москвы и России. Калькулон полезен для руководителей и сметчиков проектных организаций, он позволяет быстро определить приблизительную стоимость любых проектных работ, на которые распостраняется действие справочников базовых цен.
Сalculon — Расчёт стоимости проектных работ по сборнику базовых цен СБЦ
Онлайн калькулятор на этом сайте поможет произвести следующие расчеты: расход материалов, необходимых для возведения всех основных элементов постройки; расчет необходимых размеров и параметров элементов; расчет требуемых характеристик строительных материалов.
Бесплатные строительные онлайн калькуляторы и расчеты
Интересно выполненные калькуляторы, помогут при строительстве своего каркасного дома, решат необходимость подсчета количества строительных материалов или расчета размеров той или иной детали конструкции.
Расчеты строительных материалов, строительные калькуляторы и конструкторы
Удобный бесплатный матричный онлайн калькулятор. На сайте реализованы все основные операции матричного калькулятора над матрицами, а также методы, задействующие матрицы для решения систем линейных уравнений.
Матричный онлайн калькулятор
Конвертируйте легко и просто!
Конвертер
Зарубежные
На сайте более, чем несколько сотен калькуляторов для решения сложных уравнений и формул в области электричества, механики, химии, электроники, гражданского строительства,металлургии, нефти и газа, оптики,физики, математики и др.
Electrical,Mechanical, Electronics, Chemical,Construction, Optical, Medical, Physics,etc…
Вы инженер-механик, инженер-конструктор, инженер-чертежник, технический работник или студент? Нужно работать с профессиональными вычислительными системами? Но Вы не готовы или не можете платить тысячи рублей за неадекватно сложные или непонятные решения? Тогда Вам просто нужен MITCalc
Mechanical, Industrial and Technical Calculations
Неплохие онлайн калькуляторы строительной тематики, статические расчеты балок и др.
Calculator for Overhanging beam with point load
Расчет деревянных конструкций. Эти интерактивные инструменты доступны бесплатно, чтобы помочь инженерам и архитекторам при проектировании зданий с использованием древесины в качестве материала конструкций.
Calculators
Bendingmomentdiagram — это бесплатный онлайн калькулятор, который генерирует эпюры поперечных сил и изгибающих моментов для большинства простых балок. Калькулятор является полностью настраиваемым,чтобы удовлетворить большинство схем балок, что недоступно в большинстве других калькуляторов.
The first free, easy to use customizable BendingMoment Diagram and Shear Force Diagram Calculator for simply supported Beams
Прекрасно оформленный вариант калькуляторов для расчета балок из стали, древесины и опорных плит с анкерными болтами.
WebStructural
Быстрые решения технических задач. Выберите калькулятор ниже, чтобы начать!
Beam Calculator
Прекрасный выбор калькуляторов для расчета строительных конструкций из различных материалов.
Civil and structural engineering design calculations
Xcalcs — это набор инструментов для инженерных расчетов в области анализа конструкций, для непосредственного использования в веб-среде. Вы найдете его в списке под заголовком «библиотека» в оглавлении. Проверяйте почаще этот список, листы расчетов и инструменты регулярно обновляются!
XcalcS
Инструменты и основная информация для проектирования, инжиниринга и строительства.
Tools and Basic Information for Design,Engineering and Construction of Technical Applications
Сайт практикующих инженеров содержит калькуляторы для расчета ветровых нагрузок, сейсмики, фундаментов, рам, так и отдельно, балок и колонн.
Structural Engineering Calculators
Большой выбор калькуляторов с разнообразным выбором тематики для расчета строительных конструкций, очень качественные калькуляторы сделанные практикующими инженерами.
Online Engineering Calculators Tool and EquationsFree — Engineers Edge
Отличный выбор калькуляторов строительной тематики!
Online Structural Design
Здесь Вы найдете прекрасный выбор калькуляторов для расчета математики, финансов, конструкций, статистики, физики, калькуляторов преобразования единиц.
Calculator Soup — Online Calculator Resource
