Металлические конструкции: расчет балки

Достоинства металлических конструкций

Применение металлических конструкций обосновано для множества зданий и сооружений. Невооруженным взглядом определить по фасаду здания из каких конструкций оно состоит не так-то и просто, если только мы не имеем дело с исторической деревянной или каменной застройкой, где фасад демонстрирует то, из чего на самом деле состоит здание. В случае же с современной архитектурой проектировщики нас чаще всего вводят в заблуждение. Красивый кирпичный фасад окажется лишь бутафорией из тонких пластин, а белоснежная лепнина будет лишь имитацией, прикрепленной к навесным конструкциям фасада. Здания перестали быть тем, чем кажутся, функциональность и эстетика, которые раньше совмещались в одном материале, сегодня разделены по нескольким составляющим. Несущая конструкция может быть железобетонной, монолитной, деревянной, а заполнение между несущими элементами каркаса может быть любым, начиная уже привычными газобетонными блоками и заканчивая экзотическими системами типа симпролит или бризолит.

Отчасти это разделение обосновано экономией, отчасти погоней за новым образами, стилем, веянием эпохи. Металлические конструкции представляют собой уникальный пример большого запаса прочности при относительно небольшом сечении. Они позволяют возводить здания и сооружения с большими пролетами, способные выдерживать экстремальные нагрузки и воздействия.

Сфера их применения:

• общественные здания, к примеру торговые центры, аквапарки, галереи, выставочные пространства;
• автосалоны и павильоны;
• промышленные объекты (кроме тех, где применяются химически агрессивные среды и располагаются цеха с высокими температурами);
• быстровозводимые и временные здания;
• склады, ангары.

Металл не используется в жилых зданиях, крайне редко применяется для строительства больниц, школ и детских садов. Это связано с тем, что металлические конструкции очень хорошо передают шум, поэтому не могут обеспечить требуемые параметры для подобных помещений. Также следует помнить о том, что металл подвержен коррозии, поэтому предусматриваются мероприятия по его защите. Металлические конструкции имеют малый запас прочности при воздействии огня, всего 0,1-0,4 часа, поэтому также используется конструктивная огнезащита, направленная на увеличение времени.

Расчет балки по первой и второй группе предельных состояний

При расчете металлических конструкций их сечения проверяются по первой и второй группе предельных состояний:

• первая группа предельных состояний характеризует состояния, при которых рассматриваемая конструкция становится непригодной для дальнейшей эксплуатации, это означает полное разрушение, потерю общей устойчивости, потерю местной устойчивости, а также нарушения, которые могут возникнуть в узлах конструкции или соединениях, которые превращают ее в геометрически изменяемую;
• вторая группа предельных состояний относится к тем состояниям, при который конструкция сохраняет целостность, но не пригодна для нормальной эксплуатации, в ней появляются прогибы, превышающие норму, перемещения или повороты узлов, усадки, более нормативных.

Рисунок 1. Основные типы балок в расчетах. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

При расчетах по первой группе предельных состояний расчеты ведутся на прочность и устойчивость, учитываются расчетные нагрузки. При расчете по второй группе предельных состояний расчет ведется на жесткости или деформативность конструкции и учитываются нормативные нагрузки.

Проверка по первой группе предельных состояний заключается в оценке соблюдения условия, что усилия, возникающие в рассчитываемом элементе, не превышают предельных усилий, которые этот элемент способен выдержать. Выполнение расчетов по второй группе предельных состояний позволяет избежать недопустимые упругие деформации перемещения конструкции.

Расчет металлических конструкций ведут с помощью программных комплексов, которые позволяют подобрать нужные сечения и проверить их по каждой из групп. Применяются как прокатные металлические конструкции, подбираемые по сортаменту, так и составные.