Как рассчитать нагрузку на металлоконструкцию?
Быстровозводимые конструкции из металла пользуются большим спросом как у бизнеса, так и у частных лиц: они быстро строятся, мобильны, в строительстве/обслуживании обходятся дешевле капитальных зданий.
Основное требование к ним – это безопасность конструкций, расчет которых должен быть предельно точным.
Минимально допустимые нагрузки, выдерживаемые металлоконструкцией, рассчитываются инженером-проектировщиком на этапе разработки проекта. От правильности вычислений зависит прочность, безопасность будущего сооружения, его функциональность, пригодность к использованию по назначению.
На надежность металлоконструкции влияет марка стали, толщина/конфигурация профиля металлопроката, способ соединений и прочее.
Неспециалисту рассчитать прочность так, чтобы конструкция при строгом соблюдении габаритов/размеров много лет соответствовала требованиям эксплуатации, сложно, но при помощи подробной инструкции это становится возможным.
Что потребуется для расчета?
- чертеж проекта с указанием всех размеров металлоконструкций, сечений сортамента, видов металла, сопряжений – чем детальнее будет прописана информация, тем точнее будут результаты вычислений;
- нагрузки – перечислите все статические (гравитационные), динамические нагрузки, которые будут действовать на сооружение (вес материалов/оборудования, дождь, ветер, толщина снежного покрова кровли в зимнее время, температурные колебания);
- специализированные программы – онлайн-калькулятор для расчета металлического профиля, инженерные программы.
Методы расчета нагрузки на металлическую конструкцию
При расчете используют данные возможных статических/динамических нагрузок:
- статические (гравитационные) действуют на сооружение постоянно в направлении сверху-вниз (вертикально);
- динамические имеют временный характер, разное направление и силу приложения.
Для определения прочности металлоконструкции возьмите максимальные значения сил, действующих на сооружение (природных, механических, технологических) и умножьте на коэффициент силы запаса.
Расчет любых металлических/строительных конструкций можно провести, используя СП 20.13330.2011 «Нагрузки и воздействия».
Для определения особых нагрузок, провоцирующих аварийные ситуации, используются соответствующие коэффициенты из СНиП 2.01.07-85 «Нагрузки и воздействия». Коэффициенты снеговых нагрузок отражены в нормах проектирования.
Проведите дополнительно вычисления по методу предельных состояний для определения несущей способности конструкции, а также условий появления деформаций и стадии, когда эксплуатация сооружения становится невозможна.
Расчет по СНиП
При выборе металлопроката, типа соединения каркаса (сварка/болты) нужно учитывать требования строительных норм и правил, разработанные для всех видов конструкций из металла.
Весь металлопрокат, приобретаемый для строительства, должен соответствовать имеющемуся классификатору по ряду характеристик:
- форма профиля (труба различного профиля, швеллер, уголок, двутавр, тавр), допустимые погрешности размеров/геометрии;
- габариты, вес единицы длины;
- марка стали.
Расчет с учетом экономичности
С экономической точки зрения максимально экономичная форма конструкции рассчитывается, исходя из нескольких показателей:
- W/Wп – обычный/пластический момент сопротивления;
- I – момент инерции;
- i – радиус инерции;
- Cc – сопротивление поперечного сечения срезу.
Аw – удельная площадь профиля в поперечном сечении – это главная величина, определяющаяся по формуле Аw = А/W2/3, где:
А – площадь поперечного сечения профиля (заданное количество материала), а W – момент сопротивления, равный единице.
Чтобы сравнить, какой из двух типов металлопроката будет экономичнее использовать, применяется формула Δ = (F/F1 – 1)х100%, где F и F1 могут обозначать массу, стоимость единицы длины или всего объема металлопроката, либо площадь поперечного сечения профиля.
Расчет стоимости металлоконструкций
На стоимость металлоконструкции влияют следующие статьи расходов:
- стоимость металлопроката, способ его производства – самыми доступными считаются изделия из горячекатаного профиля (исключением являются бесшовные трубы, так как электросварные трубы стоят дешевле горячекатаных);
- трудоемкость сборки, ее размеры и габариты;
- способ перевозки металлопроката на строительную площадку.
Программное обеспечение для расчета металлоконструкций
В век цифровых технологий уже не нужно думать, как рассчитать необходимые параметры вручную, для этого существует множество специализированных программ:
- онлайн-калькуляторы металлопроката – бесплатные, удобные, быстрые сервисы определения веса/длины металлопроката, способные учитывать марку стали, сортамент, диаметр и длину;
- софт для инженерных расчетов – таких программ тоже достаточно много: Lira, MSC.Software, «Каркас» от SCAD, ANSYS, Nastran и другие.
При недостаточном опыте считать металлоконструкции довольно сложно, велика вероятность ошибок. Чтобы их исключить, обратитесь за помощью к профессиональному проектировщику, который на основе ваших пожеланий сделает точный расчет, даст рекомендации по подбору комплектующих.
Заказать расчет нагрузки на металлоконструкции, узнать стоимость вы можете по телефону в Санкт-Петербурге: +7 (812) 209-54-04, либо оставить заявку на нашем сайте. Наши менеджеры оперативно свяжутся с вами, уточнят детали, рассчитают смету.