4. Достоинства и недостатки металлических конструкций.

Металлические конструкции обладают следующими достоинствами:

1. Надежность. Материал (сталь, алюминиевые сплавы) обладает большой однородностью структуры.

2. Легкость. Металлические конструкции самые легкие.

3. Индустриальность. Изготовление и монтаж металлических конструкций производится специализированными организациями с использованием высокопроизводительной техники.

4. Непроницаемость. Обладают высокой прочностью и плотностью, непроницаемостью для газов и жидкостей.

Металлические конструкции имеют недостатки:

1. Коррозия. Незащищенность от влажной среды, атмосферы, загрязненной агрессивными газами, сталь коррозирует (окисляется) и разрушается. Поэтому в сталь включают специальные легирующие элементы, покрывают защитными пленками (лаки, краски и т.д.).

2. Небольшая огнестойкость. У стали при температуре 200˚С уменьшается модуль упругости, а при температуре 600˚С сталь полностью переходит в пластическое состояние. Алюминиевые сплавы переходят в пластическое состояние при 300˚С. Поэтому металлические конструкции защищают огнестойкими облицовками (бетон, керамика, специальные покрытия

и т.д.).

5. Расчет листового настила балочной клетки.

В качестве настилов обычно применяют плоские и рифленые стальные настилы и настил из сборных ж/б плит. В зависимости от интенсивности нагрузки для настила применяют листы толщиной от 6 до 16 мм.

Плоский настил при опирании по 2 сторонам и отношении длины листа к пролету балок, на которых он опирается, больше 2-х , рассчитывается как балочный элемент на поперечный изгиб, т.е. в том случае, когда настил сравнительно толстый.

При отношении длины настила к его толщине больше или равном 50, настил рассчитывается как упругая висячая конструкция на изгиб с распором, т.е. возникает осевое усилие с распором.

L/t_нас≥50

Настил рассчитывается по предельному состоянию II группы по формуле:

(f/l)≤[1/n₀]=1/150

Относительный прогиб при распределенной нагрузке можно определить по формуле

- цилиндрическая жёсткость, равная , где

- коэффициент Пуассона, равный - для стали;

_{Толщину настила определяют по формуле:}

Пролет равен шагу балок настила, b=1 м – расчетная ширина настила

Сила распора при расчете настила на изгиб с распором определяется по формуле:

Расчетное значение катета углового шва, прикрепляющего настил к балкам настила, определяется по формулам:

• По металлу шва:

• 

• По границе сплавления:

6. Конструирование балочной клетки (упрощенный вариант).

Балки являются основными и простейшими конструктивными элементами, работающими на изгиб. Их применяют в конструкциях гражданских, общественных, промышленных зданий, мостах, эстакадах, в качестве рабочих площадок, т.к. они имеют простую конструкцию и надежны в работе.

При небольших пролетах (до 15÷20) применяются сплошные балки, при больших пролетах – сквозные, в виде ферм. Основным типом сечения металлических балок являются двутавровые сечения, т.к. в этом сечении распределение металла соответствует распределению напряжений при изгибе балки. В зависимости от нагрузки и пролета применяют сечение балок по прокату и составные.

Составные сечения – на сварке и на болтах.

На сварке На болтах

Чаще всего применяют однопролетные разрезные, которые наиболее просты в изготовлении и удобны при монтаже.

Балочные конструкции

При проектировании обычно выбирают систему несущих балок, которые называются балочной клеткой.

Балочные клетки разделяются на 3 основных типа:

1. Упрощенные балочные клетки

2. Нормальные балочные клетки

3. Усложненная балочная клетка

1. Упрощенная балочная клетка

В этом случае нагрузка передается на балку настила, с балок настила – на колонны, стены или другие несущие конструкции.

2. Нормальный тип

а – шаг балок настила

шаг главных балок равен пролету балок настила

Нагрузки передаются на балки настила, которые, в свою очередь, передают ее на главные балки, опирающиеся на колонны.

Балки настила обычно принимают из сортамента, а главные балки – составного сечения.

3. Усложненный тип балочных клеток

с – пролет балок настила

е – шаг балок настила

d – пролет вспомогательных балок (равен шагу главных балок)

При усложненном типе балочной клетки вводятся вспомогательные балки, расположенные между балками настила и главными балками.

В этом случае балки настила и вспомогательные балки обычно принимают прокатными.