Общие сведения о металлических конструкциях. Материалы для металлических конструкций. Общие положения расчета. Расчет элементов и соединений металлических конструкций

Раздел II. Металлические конструкции

Глава 3. Общие сведения о металлических конструкциях

В современной практике строительства металличес­кие конструкции — стальные и алюминиевые — находят широкое применение. Это объясняется тем, что металл обладает высокой несущей способностью, обеспечивающей восприятие значительных нагрузок при сравнитель­но небольшой собственной массе, надежностью работы при различных видах напряженного состояния и агрессивных эксплуатационных средах, значительной универсальностью с точки зрения создания различных конструктивных форм плоских и пространственных систем, высокой индустриальностью изготовления изделий.

В области строительства под термином металлические конструкции подразумева­ют несущие конструкции, из которых создают каркасы зданий и различных инженер­ных сооружений. Сечения элементов несущих конструкций определяются в результате расчетов.

Кроме несущих, имеются ограждающие конструкции, которые выполняют одно­временно функции несущих и ограждающих.

Наука о металлических конструкциях - это прежде всего теория о конструктив­ной форме металлических конструкций. Под конструктивной формой понимается взаи­мосвязь схемы конструкции с выбранными размерами, типами сечений, решениями сопряжений и видом соединения с технологическими приемами и особенностями изго­товления, монтажа и эксплуатации.

В теории о конструктивной форме изучаются закономерности построения схемы, компоновки, решения узлов, металлоемкости, трудоемкости.

Появление легких или облегченных металлических конструкций сыграло важную роль в расширении применения металлических конструкций. Внедрение их в строительство позволило облегчить конструкции в 1,5-2 раза по сравнению с традиционными.

  3.2.Требования предъявляемые к металлическим конструкциям.

Все требования можно разделить на несколько групп: по назначению; техниче­ские; технологические; эксплуатационные, экономические и эстетические.

Конструкция должна отвечать своему назначению - обслуживать тот техноло­гический процесс, который должен протекать в проектируемом здании или сооруже­нии. Например, если это цирк, то нужно учитывать, что подвешивается определенное оборудование, нужно иметь определенную высоту и т. д., и так для  каждого объекта.

Технические требования должны обеспечить прочность, устойчивость, жесткость конструкции; кроме того, сюда же относится требование надежности, то есть конструкция должна безотказно работать в течение расчетного периода эксплуатации. Этот период должен обеспечиваться прочностью, устойчивостью и жесткостью конструкции, с уче­том накапливаемых дефектов - прогибов, коррозии и т. п.

Металлические конструкции должны быть технологичны, то есть металлотрудоемки при изготовлении, перевозке и монтаже. Необходимо думать и об удобстве производства работ, особенно на монтаже. На стадии проектирования необходимо думать, как в свое время конструкцию можно будет реконструировать, а в некоторых случаях усиливать. Необходимо пони­мать, что физическая долговечность конструкции в 3 ... 7 раз длиннее моральной дол­говечности.

Экономические требования включают: экономию металла, затрат труда, энергии.

Наконец, нельзя забывать и об эстетике конструкции, ее красоте и гармонично­сти. Рационально запроектированные конструкции радуют глаз своей легкостью и кра­сотой.

   3.1. Достоинства и недостатки металлических конструкций.

К достоинствам металлических конструкций следует отнести:

·  прочность,  одинаковую при растяжении, сжатии и изгибе;

·  высокую надежность, благодаря сравнительно одинаковой структуре металла;

·  относительную легкость (конструкции из метала примерно в 4 раза легче железобетонных и каменных конструкций);

·  высокая индустриальностъ изготовления на заводах;

·  непроницаемость, очень важно при хранении жидкостей и газов;

·  транспортабельность;

·  лучшая приспособляемость для тяжелых условий работы (высокая температура, динамические и циклические нагружения, большая нагрузка);

·  эстетичность.

К недостаткам металлических конструкций можно отнести:

·  сравнительно слабая коррозийная стойкость стали, особенно в агрессивных средах;

·  малая огнестойкость, так у сталей при температуре + 600ºС, предел текучести () равен нулю, то есть конструкции теряют прочность и деформируются.

Сопоставление между собой различны конструкционные материалы даны в табл. 3.1 приведены две относительные характеристики: предельная легкость (ρ/R) в 1/м и удельная жесткость (Е/R), по которым можно судить в преимуществе метал­лических конструкций.         

                                                                                                                     Таблица 3.1

Характеристики материалов