Металлические конструкции
История применения металла при строительстве зданий и сооружений насчитывает 9 веков. Сам металл и его свойства были открыты еще в 5 веке до нашей эры и этот материал, отличающийся прочностью и жесткостью, применялся в простых сооружениях. В инженерных конструкция металл появляется в 12 веке нашей эры. Использовать такой дорогостоящий и трудно добываемый редкий материал могли себе позволить лишь очень богатые люди, поэтому он применялся в исключительных целях, к примеру, при строительстве дворцов и церквей.
Новая эпоха активного применения метала началась после 1784 года, с момента получения Г. Картом малоуглеродистой стали. Сегодня металл добывается в больших масштабах, что позволяет применяет его рационально практически в любом проекте.
Все металлы, применяемые в строительстве, подразделяются на две группы:
- черные металлы и их сплавы, которые занимают большую часть рынка металлических конструкций;
- цветные металлы, которые из-за их высокой стоимости используют точечно, в небольших объемах.
Для строительных целей подходят конструкционные стали, они отличаются тем, что в них сдержится малое количество углерода, не более 0,5-0,6 %. При обозначении такой стали используется маркировка Ст 1кп 2. Маркировка «кп» относится к кипящим сталям, номер после сокращения от слова сталь, показывает увеличение содержания углерода. Углеродистые стали обозначают с помощью двухзначного числа, которое соответствует содержанию углерода в сотых долях процента.
В зависимости от характеристик стали определяют возможности ее использования. К примеру, обыкновенная стали Ст5сп (обыкновенная, степень раскисления спокойная) подходит для гаек, тяг, втулок, рычагов, упоров, фланцев и прочего.
Также углеродистые стали делят по качеству на две группы – обыкновенного качества и качественные. Обыкновенное качество состоит из трех групп, к группе А относятся стали, поставляемые по механическим свойствам, к группе Б – стали поставляемые по химическому составу, к группе В – поставляемые по механическим свойствам и химическому составу.
Из конструкционной стали изготавливают колонны, ригели, балки и фермы. Изготавливают конструкции на заводах, в соответствии с разработанными чертежами.
Углеродистая сталь – это сталь, в которой отсутствуют легирующие элементы.
Рисунок 1. Балочная площадка. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Расчет и проектирование рабочей площадки
При проектировании зданий и сооружений из металлических конструкций выполняются расчеты, позволяющие определить размеры сечений несущих конструкций.
При проектировании рабочей площадки, в первую очередь собирают исходные данные (шаг колонн, нагрузка, тип балочной клетки материал фундамента, климатический район, нагрузки ветровые и снеговые, коэффициент надежности по назначению) и разрабатывают схему балочной клетки.
Затем выполняется сбор нагрузок на 1 квадратный метр настила (учитывают собственный вес цементной стяжки, собственный вес плиты и полезную нагрузку) и приступают к расчету отдельных элементов:
- расчет балки настила Б1 состоит из разработки расчетной схемы, сбора нагрузок, статического расчета, выбора материала, подбора сечения, описания геометрических характеристик сечения и проверки;
- расчет главной балки состоит из разработки расчетной схемы, сора нагрузок, статического расчета, выбора материала балки, подбора основного сечения, при необходимости назначают размеры измененного сечения и составляют таблицу геометрических характеристик. Затем проверяют принятые сечения на местную и общую устойчивость, выполняют расчет поясных швов расчет опорных ребер, расчет монтажного стыка и подбирают сечение с учетом развития пластических деформаций;
- затем выполняется расчет колонны К1, составляется расчетная схема, определяют нагрузки, выполняют статический расчет, подбирают сечение и проверяют устойчивость колонны, рассчитывают соединительные планки и выполняют расчет базы и оголовка.
Металлические конструкции могут соединяться сваркой или болтами.
Расчет металлических конструкций ведется по первой и второй группе предельных состояний. Также после завершения конструирования разрабатываются вопросы, связанные с огнезащитой, чаще всего принимается решение о конструктивной огнезащите, выполняемой в виде наносимого на конструкцию состава из негорючих материалов или обшивки ГКЛ.
