Виды несущих металлических конструкций

Обновлено: 30.04.2024

Применение металлических конструкций по виду конструктивной формы и назначению можно разделить на восемь областей.

1) Промышленные здания. Конструкции одноэтажных промышленных зданий в виде цельнометаллических или смешанных каркасов, в которых по железобетонным колоннам устанавливаются металлические конструкции покрытия здания («шатер») и подкрановые пути.

2)Большепролетные покрытия зданий. Здания общественного назначения (спортивные сооружения, рынки, выставочные павильоны, театры и некоторые здания производственного характера (ангары, авиасборочные цехи, лаборатории), имеющие большие пролеты (до 100-150 м).

3) Мосты, эстакады. Как и большепролетные покрытия, мосты имеют разнообразные системы: балочную, арочную, висячую, комбинированную.

4) Листовые конструкции. В виде резервуаров, газгольдеров, бункеров, трубопроводов большого диаметра и различных сооружений доменного комплекса, химического производства и нефтепереработки.

5) Башни и мачты. Применяются для радиосвязи и телевидения, в геодезической службе, в опорах линий электропередачи. Сюда же можно отнести надшахтные копры, нефтяные вышки, дымовые и вентиляционные трубы и промышленные этажерки.

6) Каркасы многоэтажных зданий.

7) Крановые и другие подвижные конструкции. Сюда относят всевозможные металлические конструкции мостовых, башенных, козловых кранов и кранов-перегружателей, конструкции крупных экскаваторов и разнообразных строительных машин, затворы и ворота гидротехнических сооружений, конструкций отвальных мостов.

8) Прочие конструкции. К ним относятся конструкции промышленности по использованию атомной энергии, конструкции радиотелескопов, лыжные трамплины и др.

Основные особенности металлических конструкций

Во-первых, исходным материалом для всех МК является прокатный металл, выпускаемый по единому стандарту (сортаменту): лист, уголок, швеллер, двутавр, труба и т. п. Из этого материала компонуются все разнообразные конструктивные формы.

Во-вторых, все конструкции объединены одним технологическим процессом их изготовления, в основе которого лежат холодная обработка металла (резка, гибка, образование отверстий и т.п.) и соединение деталей в конструктивные элементы и комплексы (сборочно-сварочные или сборочно-клепальные операции).

1.2.1 МК обладают следующими достоинствами:

Надежность МК обеспечивается близким совпадением их действительной работы (распределение напряжений и деформаций) с расчетными предположениями.

Легкость. Из всех изготовляемых в настоящее время несущих конструкций (железобетонные, каменные, деревянные) МК являются наиболее легкими. Вес конструкции зависит от отношения объемного веса материала к его расчетному сопротивлению:

Индустриальность. МК в основной своей массе изготовляются на заводах, оснащенных современным оборудованием, что обеспечивает высокую степень индустриальности их изготовления.

Непронициамость. Металлы обладают не только значительной прочностью, но и высокой плотностью, обеспечивающей непроницаемость для газов и жидкостей. Плотность металла и его соединений, осуществляемых с помощью сварки, является необходимым условием для изготовления и возведения листовых конструкций.

МК имеют и недостатки, ограничивающие их применение. Для нейтрализации этих недостатков необходимы специальные меры.

Коррозия. Незащищенная от действия влажной атмосферы, а иногда (что еще хуже) атмосферы, загрязненной агрессивными газами, сталь корродирует (окисляется), что постепенно приводит к се полному разрушению.

Небольшая огнестойкость. У стали при t =+200°С начинает уменьшаться модуль упругости, а при t =+600°С сталь полностью переходит в пластическое состояние. Принципы проектирования металлических конструкций

При проектировании МК, как и всяких других, должны учитываться следующие основные требования.

Достоинства металлических конструкций:

Малый вес (в четыре раза легче железобетонных конструкций).

Высокая скорость монтажа (благодаря сварным и болтовым соединений).

Основной недостаток несущих металлических конструкций – малый предел огнестойкости.

Давайте рассмотрим основные виды конструкций и особенности их поведения в условиях пожара.

2. Виды несущих конструкций и особенности

ИХ ПОВЕДЕНИЯ В УСЛОВИЯХ ПОЖАРА

2.1. Виды несущих конструкций

В строительной практике применяют следующие основные виды несущих металлических конструкций: балки, колонны, фермы, рамы; ограждающих: навесные трехслойные панели, профнастил покрытий.

2.1.1. Балки

Балки – наиболее широко применяемые несущие стержневые (изгибаемые) конструкции в покрытиях, перекрытиях зданий различного назначения. Балки классифицируют в зависимости от:

статической схемы работы - на разрезные (однопролетные статически определимые) и неразрезные (статически неопределимые): защемленные по торцам, многопролетные;

типа поперечного сечения: двутавровые, швеллерные.

способа изготовления – прокатные, гнутые и прессованные (для небольших пролетов), составные (сварные, на болтах и клепанные).

Если балки цельного профиля не удовлетворяют условиям прочности и жесткости, устойчивости, что бывает при больших пролетах и нагрузках, применяют балки составного поперечного сечения, конструируемые из отдельных листов. Чаще всего применяют сварные балки, реже болтовые. Названия основных элементов балки составного поперечного сечения следующие: нижний и верхний пояса, имеющие полки, стенка.

Система балок перекрытия или покрытия составляет “балочную клетку”, на которую опираются железобетонные плиты.

Балки, опирающиеся на колонны, или несущие стены, называют “главными” . Они поддерживают систему поперечных балок (которые, в свою очередь могут опираться на продольные балки), несущих плиты настила покрытия или перекрытия из железобетона. Поперечные и продольные балки, опирающиеся на главную балку, называют вспомогательными (второстепенными).

Различают следующие типы балочных клеток:

Упрощенные, состоящие лишь из главных балок.

Нормальные, с поперечными вспомогательными балками.

Усложненные, имеющие все типы балок (главные, вспомогательные поперечные и продольные)

2.1.2. Колонны

Колонной называют вертикальную стержневую несущую конструкцию, воспринимающую сжимающие нагрузки и передающую их на фундамент.

Колонны применяют для подержания конструкций перекрытия и покрытия, панелей стенового ограждения.

В колонне различают три основные части:

оголовок, на который опирается горизонтальная конструкция перекрытия (покрытия);

стержень, воспринимающий вертикальную нагрузку;

база, передающая давление колонны на фундамент или нижележащую конструкцию.

В зависимости от условий нагружения различают центрально-сжатые и внецентренно-сжатые колонны. В центрально-сжатых продольная нагрузка действует вдоль оси колонны и вызывает равномерное сжатие колоны. Внецентренно-сжатые колонны работают на восприятие совместного действия продольной нагрузки и изгибающего момента.

Конструкция поперечного сечения стержня колонны может быть сплошной или сквозной. Сквозные колонны, состоящие из отдельных ветвей, соединяют системой планок или решеток. Причем последнее соединение применяют при больших нагрузках.

Металлические конструкции

1. Материалы мк. Виды строительных сталей. Выбор марки стали.

Для МК используется в основном прокатная сталь и алюминиевые сплавы. В опорных частях тяжелых конструкций при действии больших сжимающих усилий применяются отливки из углеродистой стали и серого чугуна. Для висячих и предварительно напряженных конструкций используются тросы и пучки из высокопрочной проволоки стержней из арматурной стали.

Сталь–это сплав железа (феррита) с углеродом, содержащий легирующие добавки и примеси. Обладает почти идеальным комплексом св-в для использования в строительных конструкциях: сочетание прочности и пластичности, хорошая свариваемость, однородность механических свойств. Недостатки: низкая коррозийная стойкость, снижение пластических св-в при низких темпер-ах.

Качество стали, применяемой при изготовлении МК, опред-ся:

1) механическими свойствами: сопротивлением статическим воздействиям (временным сопротивлением и пределом текучести при растяжении); сопротивлением динамическим воздействиям и хрупкому разрушению (ударной вязкостью при различных температурах); показателями пластичности (относительным удлинением); сопротивлением расслоению (изгибом в холодном состоянии). Значения этих показателей устанавливаются гос. стандартами.

2) Кроме того, качество стали определяется сопротивлением многократному нагружению (усталостью);

3) свариваемостью, которая гарантируется соответствующим хим-ким составом стали и технологией ее производ-ва;

4) коррозионной стойкостью.

1. сталь толстолистовая: толщина=4-160мм, ширина=0,6-3,8м, длина=6-12м. Используется в листовых конструкциях и в элементах сплошных систем (балках, колоннах, рамах).

2. сталь тонколистовая: толщина до 4мм. Использ-ся в изготовлении гнутых профилей, для кровельных покрытий.

3. сталь широкополосная универсальная: толщина = 6-60мм, ширина =0,2-1,5м, длина = 5-12м.

4. полосовая сталь: ширина = до 200мм. Использ-ся для диафрагм, ребер жёсткости.

5. рифлёная сталь: толщина = 2,5-8мм.

6. просечно-вытяжная сталь: толщина = 4,5-6мм.

Классификация стали:

1. По способу выкладки: а) мартеновская; б) конверторная; в) электросталь.

2. По хим. составу: а) углеродистые(железо и углерод с добавкой кремния и марганца);

3. По прочности (по мех-м св-в): а) сталь обычной прочности – R_y

б) повышенной прочности - R_y=290-400 МПа; в) высокопрочная сталь - R_y>400 МПа.

Механические свойства стали и ее свариваемость зависят от хим. состава, вида термической обработки и технологии прокатки.

4. По степени раскисления стали могут быть:

1) Кипящими. Нераскисленные стали кипят при разливке в изложницы вследствие выделения газов: такая сталь носит название кипящей и оказывается более засоренной газами и менее однородной. Механические св-ва несколько изменяются по длине слитка ввиду неравномерного распределения химических элементов.

2) Спокойными. Раскисленные стали не кипят при разливке в изложницы, поэтому их наз. спокойными. От головной части слитка спокойной стали отрезают часть, составляющую примерно 15%. Спокойная сталь более однородна, лучше свариваются, лучше сопротивляются динамичным воздействиям и хрупкому разрушению. Спокойные стали применяются при изготовлении ответственных конструкций, подвергающихся статическим и динамическим воздействиям.

3) Полуспокойными. Полуспокойная сталь по качеству является промежуточной между кипящей и спокойной. Она раскисляется меньшим количеством кремния— в размере 0,05—0,15% (редко алюминием).

Марку стали выбирают на основе вариантного проектирования и технико-экономического анализа с учетом СНиП П-23-81. Выбор марки стали для строительных конструкций зависит от следующих параметров, влияющих на работу мат-ла:1)температуры среды, в которой монтируется и эксплуатируется конструкция; этот фактор учитывает повышенную опасность хрупкого разрушения при пониженных температурах; 2)характера нагруженности, определяющего особенность работы материала и конструкций при динамической, вибрационной и переменной нагрузках; 3)вида напряженного состояния (одноосное сжатие или растяжение, плоское или объемное напряженное состояние) и уровня возникающих напряжений (сильно или слабо нагруженные элементы); 4)способа соединения элементов, определенного уровень собственных напряжений, степень концентрации напряжений и св-ва материала в зоне соединения; 5)толщины проката, примененного в элементах. Этот фактор учитывает изменение св-в стали с увеличением толщины.

Также необходимо учитывать группу конструкций.

В зависимости от условий работы материала все виды конструкций разделены на четыре группы в соответствии со СНиП П-23-81:

К 1гр. отнесены сварные конструкции, работающие в особо тяжелых условиях или подвергающиеся непосредственному воздействию динамических, вибрационных или подвижных нагрузок (подкрановые балки, балки рабочих площадок или элементы эстакад, непосредственно воспринимающих нагрузку от подвижных составов и т.д.).

Ко 2гр. относятся сварные конструкции, работающие на статическую нагрузку при воздействии одноосного и однозначного двухосного поля растягивающих напряжений (фермы, ригели рам, балки перекрытий и покрытий и другие растянутые, растянуто-изгибаемые и изгибаемые элементы), а также конструкции 1 гр. при отсутствии сварных соединений.

К 3гр. отнесены сварные конструкции, работающие при преимущественном воздействии сжимающих напряжений (колонны, стойки, опоры под оборудование и др. сжатые и сжато-изгибаемые элементы), а также конструкции 2гр. при отсутствии сварных соединений.

В 4гр. включены вспомогательные конструкции и элементы (связи, элементы фахверка, лестницы, ограждения и т.п.), а также конструкции 3гр. при отсутствии сварных соединений.

Несущие конструкции

Несущими называют такие изделия металлопроката, которые выполняют функции основного элемента (или одного из элементов) строительной конструкции, воспринимающего большую часть нагрузок и обеспечивающие сооружению прочность, жесткость и устойчивость к внешним и внутренним воздействиям.

По характеру нагрузок, приходящихся на несущие конструкции, различают:

Конструкции, работающие на сжатие (например, колонны металлические, металлические опоры, стены, фундаменты и т.п.);
Конструкции, работающие преимущественно на растяжение (оттяжки, ванты, мембраны и т.п.);
Конструкции, работающие в основном на изгиб (фермы металлические, балки, перекрытия).

Металлические опоры

Металлическими опорами называют отдельно стоящие несущие металлические конструкции , работающие преимущественно на сжатие. По области применения различают разные типы металлических опор - опоры уличного освещения, опоры линий электропередач, опоры с особыми функциями и т.п. Стоимость металлических опор зависит от стали, из которой она изготовлена (от марки и толщины), а так же от её конструктивных особенностей. Одним из приоритетных направлений деятельности нашей компании является изготовление металлических опор (в том числе и на заказ) и их последующая продажа. Благодаря тому, что мы работаем без посредников, производя самостоятельно такие изделия, как опора металлическая, цена на них полностью оправдана.

Колонны металлические

Колоннами называют несущую строительную конструкцию, располагаемую вертикально и служащую в качестве опоры для внутренних частей зданий или фронтонов, а так же в качестве элементов интерьера и дизайнерского оформления помещений. Одной из важнейших расчетных величин, применяемых при строительстве металлокаркасных зданий, является сечение металлической колонны и других элементов, несущих на себе основной груз. У нас Вы сможете выбрать нужный диаметр из уже существующих или же заказать изделие с уникальными параметрами - мы осуществляем изготовление металлических колонн с любыми характеристиками.

Фермы металлические

Металлическими фермами называют систему прямоугольных (чаще всего) стержней, особым образом связанных между собой в геометрически неизменяемую конструкцию. Обычно основная нагрузка идет на узлы фермы, что обеспечивает высокую жестокость всей конструкции.

Различают следующие виды металлических ферм:

По очертанию поясов их можно разделить на фермы с параллельными поясами, параболические, полигональные, треугольные и трапециевидные;
По статической схеме все фермы делятся на вантовые, арочные, балочные и рамные;
По типу решетки фермы разделяются треугольные, треугольные со шпренгелями, с дополнительными стойками, ромбические и крестовые;
По конструктивному решению на легкие и тяжелые.

Так же данный вид изделий можно разделить на стропильные и подстропильные фермы. Металлические стропильные фермы выполняют важнейшую функцию защиты всего здания, поскольку именно они передают нагрузку с этажей и крыши на стены строения. Важно тщательно контролировать производственный процесс таких изделий, как фермы металлические - изготовление их должно производиться с особой тщательностью, не допуская отклонений от нормативных величин.

Фермы металлические применяются в самых разных областях строительства - от воздвижения жилых домов, до устройства складских помещений. Фермы металлические односкатные применяются для строительства гаражей и мест для хранения механизмов. Часто односкатные крыши делают на севере - они не допускают загромождения прохода сваливающимся с крыш снегом.

Мы «КонкордМеталл» производим фермы металлические как принятых и стандартных конфигураций, так и по индивидуальным заказам. Учитывая тот факт, что мы сами и производим и распространяем металлические фермы, цена на них относительно невысока - мы работаем непосредственно с заказчиком, без дополнительных посредников.

Классификации и 6 видов металлоконструкций; полный FAQ по металлическим конструкциям

Металлоконструкции стали широко применяться в строительстве, станкостроении, производстве механизмов и машин с тех времён, когда в середине позапрошлого века металлическое производство стало набирать обороты.

Виды металлоконструкций в строительстве.

Сегодня металлических конструкций в производстве — множество, и в каждой отрасли востребованы определённые виды металлоконструкций, различающиеся по размерам, формам, типу материала и т.д.

Классификация и виды металлоконструкций

Элементами металлоконструкций служат прокатные изделия:

балки;
швеллеры; ;
уголки;
трубы;
катанки.

Металлоконструкции принято классифицировать по ряду признаков. Один из них — разновидность их строения.

По этому типу выделяют металлоконструкции:

Первый тип весьма удобен тем, что некоторые модели можно не только легко демонтировать, но и трансформировать из одной в другую.

По назначению металлоконструкции подразделяются на:

По материалу изготовления металлоконструкции бывают:

По степени готовности к применению конструкции подразделяют на:

готовые к применению;
требующие сборки на месте строительства.

По методу изготовления и соединения их можно классифицировать:

сварные;
клёпаные;
штампованные;
винтовые;
болтовые;
комбинированные.

Также МК различаются по форме, размерам, резистентности к воздействию извне: коррозии, перепадам температур. Большинство металлоконструкций выпускаются массово по определённым стандартам, что позволяет значительно удешевить их себестоимость.

По индивидуальным проектам возможно производство нестандартных металлоконструкций, цена на которые будет значительно выше, чем на массовые модели, заказать.

Металлоконструкции в строительстве

В условиях современного и технологичного строительства роль металлоконструкций всё время возрастает.

Практически все возводимые нынче городские постройки имеют каркасы из металла, что неудивительно, металлический остов здания надёжен, прочен, устойчив к воздействию внешних сред.

Виды несущих металлоконструкций.

К тому же, частично металлические конструкции собираются и красятся уже на заводах, что значительно ускоряет процесс дальнейшей сборки.

В строительстве виды металлоконструкций используются при устройстве и возведении:

каркасов зданий и сооружений;
железнодорожных мостов, виадуков;
систем коммуникаций;
ЛЭП, башен, антенн связи;
рекламных щитов и архитектурных форм малого размера,

а также при использовании и временном сооружении подручных средств:

лесов,
опалубки;
ограждений;
перил;
лестниц.

Основными преимуществами конструкций из металла являются:

невысокая цена;
прочность;
лёгкость;
транспортабельность;
резистентность к внешним средам;
длительный срок эксплуатации.

Несущие конструкции изготавливаются из стали. Особое значение при выполнении строительных работ придаётся сборно — разборным металлоконструкциям. Такие мобильные варианты крайне востребованы при отсутствии возможности у подрядчика перевозить объект целиком.

Сборно — разборные модели монтируются и демонтируются максимально быстро и просто, их можно легко разукомплектовать, сложить и перевезти в наиболее компактном виде, что значительно снижает себестоимость перевозки.

Простота конструкции позволяет совершать монтажные работы без дополнительного привлечения квалифицированных специалистов.

Для большинства сборных видов строительных металлоконструкций используются стальные профили, внутрь каркаса которых вставляются сэндвич — панели, что создаёт определённое удобство в сравнении с не разборными конструкциями, где панели крепятся с внешней стороны металла.

Металлоконструкции в машиностроении

Металлические конструкции играют большую роль в надёжности транспортных машин, которые испытывают повышенные нагрузки при эксплуатации.

Виды металлоконструкций в машиностроении.

В транспортном машиностроении применяются некоторые виды сварных металлоконструкций, а также клёпаных. Часто используются в этой отрасли конструкции из листового, трубного, профильного проката.

Сварные конструкции объединяются в группы по типажу, при этом учитываются:

сопряжения элементов;
форма изделия;
толщина металла;
тип заготовки и соединений;
профиль сечения;
конфигурация швов;
маркировка металла.

В зависимости от этого, различают сварные конструкции:

радиальные (цилиндрические, сферические, криволинейные);
линейные (плоскостные, рамные, решётчатые, корпусные);
линейно — радиальные (корпусные, балочные, рамные).

К современным металлоконструкциям предъявляются требования, учитывающие постоянную необходимость модернизации металлоизделий, ввиду чего предприятия, выпускающие конструкции из металла, регулярно внедряют новые разработки, повышают уровень оборудования, совершенствуют технологические процессы.

Заказать строительные металлоконструкции в Москве и Московской области

Заказ металлоконструкций на нашем подмосковном заводе «РАМКОН» , гарантирует Вам и всем нашим клиентам неизменно высокое качество, скорость изготовления, монтажа.

Репутация группы компаний сложилась из многолетнего опыта производства, использования современных технологий, строгого контроля качества изделий.

Читайте также: