Область применения металлических конструкций.

В зависимости от формы и назначения металлические конструкции можно разделить на 8 видов:

- промышленных зданий; цельнометаллические или смешанные каркасы(по жб колоннам металлические конструкции покрытия);

- большепролетные покрытия зданий: спортивные сооруж, рынки, театры,ангарыи т.д.;

- мосты и эстакады;

- листовые конструкции – резервуары, бункеры, газгольдеры, трубопроводы;

- башни и мачты для радио и телевидения, опоры линий электропередач;

- каркасы многоэтажных зданий;

- крановые конструкции (мостовые, башенные и козловые краны);

- прочие конструкции – платформы для разведки и добычи нефти и газа в море.

Виды нагрузок

По времени действия нагрузки бывают:

- постоянные (вес частей зданий, вес и давление грунта, воздействие предварительного напряжения);

- временные:

- длительные (вес стационарного оборудования, вес жидкостей и сыпучих материалов в емкостях, давление жидкостей и газов в резервуарах и трубопроводах, нагрузки на перекрытия складов и библиотек, длительные технологические температурные воздействия);

- кратковременные (атмосферные и температурные климатические воздействия, нагрузки на перекрытия общественных зданий от массы людей, нагрузки и воздействия от строительных материалов при ремонте зданий, нагрузки при перевозке строительных конструкций и монтаже и перестановке оборудования);

- особые (сейсмические и взрывные нагрузки, нагрузки, возникающие при просадках основания с коренным изменением свойств грунта).

Нормативные значения нагрузок принимаются на основе статистических данных. Нагрузки от строительных конструкций принимаются по данным стандартов или по размерам. Нагрузки от грунтов устанавливаются в зависимости от вида грунта и его плотности. Нагрузки на перекрытия складов, библиотек и некоторых других видов зданий принимаются по СНиП «Нагрузки и воздействия». Нагрузки от снега, ветра и гололеда принимаются по данным СНиП. Нагрузки от оборудования принимаются по паспортам на оборудование.

Коэффициент надежности по нагрузке учитывает изменчивость нагрузок вследствие случайных отступлений от заданных условий нормальной эксплуатации зданий. Устанавливается после обработки статистических данных наблюдений за фактическими нагрузками во время эксплуатации зданий. Зависит от вида нагрузки, от способа изготовления конструкций. Установлен в СНиП.

Расчетные значения нагрузок получают путем умножения нормативных значений нагрузок на коэффициент надежности по нагрузке. Исключение составляет снеговая нагрузка. Для нее в СНиП задано расчетное значение.

Так на конструкцию действует несколько нагрузок сразу, то установлены следующие сочетания нагрузок:

- основные сочетания – состоят из постоянных и временных длительных и кратковременных нагрузок;

- особые сочетания – состоят из постоянных, временных длительных и кратковременных нагрузок и одной из особых нагрузок.

При расчете конструкций на основные сочетания, учитывающие 2 и более временных нагрузки устанавливают понижающие коэффициенты, так как одновременное появление максимальных значений всех нагрузок маловероятно. При расчете находят такое сочетание нагрузок при котором усилия в конструкции будут максимальны.

Достоинства и недостатки металлических конструкций

К основным достоинствам металлических конструкций относятся:

- надежность – обеспечивается за счет однородности структуры металла и его упругих свойств, а также близким совпадением его действительной работы (распределение напряжений и деформаций) с теоретическими расчетными предпосылками об упругой и упруго-пластической работе материала, обоснованными основными положениями сопротивления материалов и теории упругости и пластичности.

- легкость – за показатель легкости принимается отношение плотности материала к его прочности. Наименьшее значение этого показателя относится к алюминиевым сплавам и составляет примерно 1.1*10^-4 (м^-1). Для разных видов сталей значение этого показателя больше в 1,5-3,4 раза больше. Для деревянных конструкций почти в 5 раз больше. Для бетонных - почти в 17;

- индустриальность – конструкции изготавливаются на заводах, оснащенных современным оборудованием и монтируются при помощи высокопроизводительной техники, все это до минимума сокращает ручной труд;

- непроницаемость – металлоконструкции обладают высокой 6епроницаемостью для жидкостей и газов из-за большой плотности материала;

 - ремонтопригодность- применительно к стальным конструкциям наиболее просто решаются вопросы усиления, технического перевооружения и реконструкции. Хорошая приспособленность для крепления различных коммуникаций, нового технологического оборудования к элементам существующего каркаса с помощью сварки;

- сохранность металлического фонда – возможность использования металлоконструкций, отслуживших свой срок в результате физического и морального старения (возврат в отрасли хозяйства в виде металлического лома).

5К основным недостаткам относятся:

- коррозия – сталь, незащищенная от действия влажной атмосферы (часто загрязненной агрессивными газами) окисляется. Окисление стали, в последствии приводит к ее полному разрушению. Лучшей стойкостью к коррозии обладают алюминиевые сплавы. Для того чтобы увеличить антикоррозионные свойства сталей в них добавляю легирующие добавки, покрывают конструкции защитными пленками;

- малая огнестойкость – при t=200⁰С у стали уменьшается модуль упругости. При t=600⁰С сталь переходит в пластическое состояние (теряется несущая саособность). Алюминиевые сплавы переходят в пластическое состояние уже при t=300⁰С. При эксплуатации металлических конструкций в пожароопасных зданиях необходимо облицовывать их огнестойкими материалами.

Основные требования, предъявляемые к металлическим

Конструкциям

Главное требование, не только к металлическим конструкциям, – это соответствие эксплуатационному назначению, т.е. обслуживанию того технологического процесса, который должен протекать в проектируемом здании или сооружении. При этом должны быть обеспечены удобство и безопасность с наименьшими затратами для поддержания конструкций в надежном состоянии. Это требование в основном определяет систему, конструктивную форму сооружения и выбор материала для него, Выполнению этого требования подчинены все задачи проектирования.

Технические требования сводятся к обеспечению прочности, устойчивости, жесткости. Эти требования определяются СНиП на проектирование металлоконструкций. Сюда же относится и требование надежности, которое заключается в том, что конструкция должна безотказно работать в течение заданного расчетного периода эксплуатации, и долговечности конструкции, определяемой сроками ее физического и морального износа.