Проектирование металлических конструкций

НПКБ «СтройПроект» выполняет полный комплекс проектных работ по подготовке документации на строительство металлических конструкций и их элементов.

В строительной отрасли металлические конструкции преимущественно находят применение в строительстве каркасных зданий различного назначения. Именно каркасные здания являются основной конструктивной схемой в строительстве металлических конструкций. Каркасные здания могут быть одноэтажными и многоэтажным, а также высотными (каркасы небоскребов).

Широкая популярность металлических конструкций формирует необходимость постоянного развития теоретической базы, направленной на выполнение расчетов и проектирования экономически рациональных конструкций по форме и сечению. Это же предопределяет и развитие технологических процессов изготовления, сборки и монтажа стальных конструкций.

Современное развитие компьютерных технологий и реализация численных методов на их базе изменило методы расчетов строительных металлических конструкций. Численные методы сегодня позволяют детально анализировать поведение конструкции с целью проектирования безопасной, надежной и рациональной конструкции здания или сооружения.

Разработка рациональных конструктивных решений – одна из важнейших задач, которая стоит перед инженером-конструктором. Эффективность проектных решений выражается в снижении стоимости и сроков строительства при заданном уровне надежности и качества объекта.

Достоинства и недостатки металлических конструкций

К числу основных достоинств стальных конструкций относятся:

Легкость, по сравнению с наиболее используемыми конструкциями (железобетонные, каменные, деревянные);
Индустриальность – выражается в изготовлении инвентарных единиц в заводских условиях и последующего монтажа на строительной площадке;
Непроницаемость – высокая плотность металлов позволяет применять их в качестве гидро- газоизоляционных мембран;
Надежность – обусловлена молекулярной, относительно однородной структурой, обеспечивающей изотропию физико-механических свойств с предсказуемым сопротивлением нагрузкам и воздействиям.

Однако в процессе проектирования специалистам необходимо также учитывать и недостатки металлических конструкций:

Низкая коррозионная способность;
Небольшая огнестойкость;

Несущие и ограждающие металлические элементы

Основной задачей, которую решают специалисты НПКБ «СтройПроект», при проектировании металлических конструкций, является обеспечение безопасной и надежной работы конструктивной системы каркаса здания. Металлический каркас проектируемого объекта представляет собой систему несущих и несомых конструктивных элементов, связанных между собой в единую пространственную геометрически неизменяемую систему. Основными элементами каркаса являются:

Колонны;
Стеновые фахверки;
Связевые блоки;
Стропильные и подстропильные фермы;
Прогоны;
Подкрановые конструкции;
Элементы металлических перекрытий и пр.

Металлические здания могут быть однопролетными и многопролетными с различной высотой конструкций и длиной здания. Конструктивные особенности металлических зданий определяются особенностями технологических процессов (промышленного назначения) или объемно-планировочными решениям (общественного и др. назначения).

Разработка оптимальной системы каркасных зданий является комплексным, многофакторным проектным процессом, который наши специалисты применяют при проектировании металлических конструкций.

Этапы проектирования металлических конструкций

Процесс разработки проектной документации на строительство металлических зданий состоит из различных элементов (этапов), которые встречаются практически во всех проектах:

сбор и анализ исходных данных (ИРД: инженерных изысканий, ТУ и пр.);
изучения требований нормативной документации;
ознакомления с техническим заданием;
изучения технических регламентов и условий технологии производства;
ознакомление с архитектурными проработками;
компоновка конструктивной схемы каркаса;
статический расчет стального каркаса;
расчет и конструирование металлических элементов;
подготовка чертежей металлоконструкций и текстовых пояснений;
согласование и утверждение инженерно-технических решений и пр.

При компоновке конструктивной схемы устанавливается взаимное расположение основных элементов каркаса. При этом определяются основные размеры здания, наличие и расположение температурных и осадочных швов, размеры пролетов конструкций, устанавливается сетка несущих колонн, которая увязывается с размерами ограждающих конструкций.

При компоновке необходимо также, назначать системы горизонтальных и вертикальных связей – между колоннами и конструкциями покрытия (фермами). Связевые блоки позволяют обеспечивать пространственную жесткость всей конструктивной системы здания, воспринимают внешние воздействия (ветровые, инерционные при торможении крановых механизмов, температурных и пр.). Одна из функций связевых блоков это передача внешних воздействий на фундаменты и основание проектируемого здания.

Расчет металлических конструкций

Расчетное обоснование металлических конструкций специалисты НПКБ «СтройПроект» выполняют как в аналитическом виде, так и с помощью численного моделирования. Как правило, при проектировании особо ответственных и нормального уровня ответственности сооружений мы используем оба подхода: построение-расчет-анализ численной модели с последующей ее верификацией на основе аналитических расчетов.

Работа стального каркаса здания является сложным многофакторным процессом. Каркас стального здания представляет собой пространственно-стержневую систему с различными жесткостями и нелинейным характером условий работы. В целом, расчет пространственной системы металлических конструкций сводится к построению расчетной схемы, которая является идеализацией конструкции целого здания. При этом принимаются различные упрощения и допущения, направленные на снижение временных затрат при выполнении расчетов. При этом очевидно, что построенная расчетная схема должна максимально точно отражать работу всего каркаса при различных нагрузках и воздействиях.

Как было сказано выше, расчеты могут быть выполнены как в аналитическом виде, так и на основе численных методов с помощью конечно-элементных комплексов, с учетом нелинейной работы или различного поведения элементов системы. При выполнении расчетов с помощью расчетных программ может быть учтена как недеформированная, так и деформированная схема здания при возможном взаимодействии с грунтовым основанием. Сегодня, как правило, все расчеты стальных каркасов выполняются в пространственной постановке.

Важным этапом при формировании расчетной модели и описания граничных условий является сбор нагрузок и воздействий. На каркас здания действуют постоянные нагрузки и могут действовать те или другие временные и особые нагрузки и воздействия. Как правило, необходимость учета особых нагрузок указывается в техническом задании, а также в строительных нормах и правилах.

Расчет металлических конструкций в соответствии с действующим законодательством должен вестись на основе действующих нормативных документов, таких как: СП 16.13330 «Стальные конструкции», СП 20.13330 «Нагрузки и воздействия», СП 53-102-2004 «Общие правила проектирования стальных конструкций», СП 14.13330 «Строительство в сейсмических районах» и др.

В период эксплуатации металлических конструкций могут возникать различные условия, процессы и явления, которые не учитываются в нормативных документах, поэтому основу расчетов составляет теоретическая база, включающая теоретическую механику, сопротивление материалов, строительную механику, теорию надежности и прочие научные дисциплины. Только комплексный подход, учитывающий различные аспекты и факторы проектируемого объекта, позволяет достигать рациональных и эффективных решений.

Более полную информацию об услугах компании и нашей деятельности вы можете получить позвонив нам по телефону + 7 (499) 350-23-58, или оставить заявку .

< Назад