Как рассчитать нагрузку металлоконструкции
Перед началом расчета стальной балки необходимо собрать нагрузку, действующая на металлическую балку. В зависимости от продолжительности действия нагрузки разделяют на постоянные и временные.
К постоянным нагрузкам относятся:
- собственный вес металлической балки;
- собственный вес перекрытия и т.д.;
К временным нагрузкам относятся:
- длительная нагрузка (полезная нагрузка, принимается в зависимости от назначения здания);
- кратковременная нагрузка (снеговая нагрузка, принимается в зависимости от географического расположения здания);
- особая нагрузка (сейсмическая, взрывная и т.д. В рамках данного калькулятора не учитывается);
Нагрузки на балку разделяют на два типа: расчетные и нормативные. Расчетные нагрузки применяются для расчета балки на прочность и устойчивость (1 предельное состояние). Нормативные нагрузки устанавливаются нормами и применяется для расчета балки на прогиб (2 предельное состояние). Расчетные нагрузки определяют умножением нормативной нагрузки на коэффициент нагрузки по надежности. В рамках данного калькулятора расчетная нагрузка применяется при определении прогиба балки в запас.
Нагрузки можно собрать на нашем сайте.
После того как собрали поверхностную нагрузку на перекрытие, измеряемой в кг/м2, необходимо посчитать сколько из этой поверхностной нагрузки на себя берет балка. Для этого надо поверхностную нагрузку умножить на шаг балок(так называемая грузовая полоса).
Например: Мы посчитали, что суммарная нагрузка получилась Qповерхн.= 500кг/м2, а шаг балок 2,5м. Тогда распределенная нагрузка на металлическую балку будет: Qраспр.= 500кг/м2 * 2,5м = 1250кг/м. Эта нагрузка вносится в калькулятор
2. Построение эпюр
Далее производится построение эпюры моментов, поперечной силы. Эпюра зависит от схемы нагружения балки, вида опирания балки. Строится эпюра по правилам строительной механики. Для наиболее частоиспользуемых схем нагружения и опирания существуют готовые таблицы с выведенными формулами эпюр и прогибов.
3. Расчет по прочности и прогибу
После построения эпюр производится расчет по прочности (1 предельное состояние) и прогибу (2 предельное состояние). Для того, чтобы подобрать балку по прочности, необходимо найти требуемый момент инерции Wтр и из таблицы сортамента выбрать подходящий металлопрофиль. Вертикальный предельный прогиб fult принимается по таблице 19 из СНиП 2.01.07-85* (Нагрузки и воздействия). Пункт2.а в зависимости от пролета. Например предельный прогиб fult=L/200 при пролете L=6м. означает, что калькулятор подберет сечение прокатного профиля (двутавра, швеллера или двух швеллеров в коробку), предельный прогиб которого не будет превышать fult=6м/200=0,03м=30мм. Для подбора металлопрофиля по прогибу находят требуемый момент инерции Iтр, который получен из формулы нахождения предельного прогиба. И также из таблицы сортамента подбирают подходящий металлопрофиль.
4. Подбор металлической балки из таблицы сортамента
Из двух результатов подбора (1 и 2 предельное состояние) выбирается металлопрофиль с большим номером сечения.
Как рассчитать металлоконструкции на прочность
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!
Стальные конструкции Расчёт
Уже на начальном этапе свой рабочей деятельности — взрастил в себе привычку выполнять полуавтоматизированные алгоритмы решений строительных задач в OpenOffice. В данной категории приведены все нужные для меня расчёты металлических конструкций, узлов и деталей. Конечно же некая часть реализована в популярных программах и пользуюсь ими предпочтительно.
Особенностью стальных конструкций является прежде всего большое разнообразие узловых решений. И следовательно приходится разбираться в пособиях и создавать свой расчётный шаблон. Таким образом, создавая стройное и надёжное решение, я как конструктор реализуюсь.