Длимбетов Т.К.  старший преподаватель кафедры «АиСП»,

Кареке Гульжан студент группы ПСМ-10-1 КГУ им. Коркыт Ата.

 

ЛЕГКИЕ  МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ  КОНСТРУКЦИИ – ЭФФЕКТИВНАЯ СОСТАВЛЯЮЩАЯ    ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ  ПРОГРАММ  ПРЕДПРИЯТИЙ  МАЛОГО  И  СРЕДНЕГО  БИЗНЕСА ПО ВЫПУСКУ  МЕТАЛЛОКОНСТРУКЦИЙ

 

 

   1.  В настоящее время  в условиях работы  рыночных отношений  в сфере производства металлических  конструкций  изготовителям  в своих  программах  в  целях повышения прибыли  целесообразно  уделить должное  внимание  выпуску  легких  металлических конструкций  (ЛМК).

     Имеющиеся данные свидельствует о том,  что в  развитых  странах  мира производство ЛМК составляет часть общего количества металлических конструкций строительного назначения.

   2. Приватизация и развитие негосударственной собственности во всех программах перехода к рынку охватывает такие сферы, как производство  и переработку сельхозпродукций, торгово – закупочную деятельность, сферы обслуживания,  досуга и туризма.

    Характерными  требованиями,  которые  будут  предъявлять потребители, выходящие на рынок  будут  являться,  транспортабельность,  мобильность,  относительно низкая стоимость,  высокие  эстетические  требования.

   3. Всем указанным требованиям в наибольшей степени соответствует здания и сооружения  возводимые из ЛМК. Велико значение  зданий из ЛМК для труднодоступных и сейсмически опасных районов, так как правильно спроектированные легкие здания обладают высокой сейсмостойкостью, кроме того, они незаменимы при проведении аварийно-спасательных и восстановительных работ по ликвидации последствий землетрясений и других  стихийных  бедствий. Учитывая актуальность  проблемы сейсмического  риска и  значительность территорий  сейсмоопасных  районов потребность в таких зданиях из ЛМК будет довольно существенной.

     К разработке зданий  из  ЛМК необходимо иметь комплексный  подход, охватывающий все аспекты производства, строительства и эксплуатации. Принципиальное конструктивное решение системы противокоррозионной защиты, технологии производства, архитектурно-эстетического облика, транспортировки и монтажа, в целях наиболее полного удовлетворения пожеланий  потребителей

   4. В условиях рынка большое внимание уделяется ЛМК из которых конструкторы и проектировшики  могут по требованию заказчиков  проектировать индивидуальные легкие  здания

     При разработке и выпуске ЛМК или зданий из них, а также выборов объекта для производства целесообразно привлекать специалистов, имеющих опыт в сфере проектирования и производства зданий из ЛМК. Это связано с тем, что с точки зрения конечных затрат эффективность, а значит и конкурентоспособность легкого здания во многом зависят от правильного выбора обьемно-планировочного решения, конструктивной схемы, материала и типа антикоррозионной защиты, эффективных ограждающих конструкций, способа монтажа и эстетических качеств.

Металлические конструкции являются самыми легкими, если за показатель легкости  принять отношение плотности материала к его прочности. Наиболее легкими (при таком рассмотрении) окажутся алюминиевые сплавы -- 1,1 т/см2кг, затем сталь, для которой  = 1,5... - 3,2.

Дерево будет тяжелее;  = 4,2; бетоны от  = 15 и более.

В отличие от алюминия, сталь имеет в 3 раза больший модуль упругости, что дает ей преимущества в конструкциях, работающих на сжатие и изгиб.

Легкими конструкциями мы будем называть элементы легких малоэтажных зданий, стены и перекрытия которых выполнены из двух или трехслойных панелей («сандвичей»). Теплоизоляция таких панелей состоит из минераловаты или различного вида пенопластов. Наружные слои панелей - обычно из тонколистовой оцинкованной стали (гофрированной). Возможны и другие обшивки, например, листовым алюминием, пластиком, цементо-стружечной плитой, вагонкой, фанерой или асбестоцементными листами. Масса таких панелей в десятки раз меньше массы кирпичных или бетонных стен.

Например, одноэтажное кирпичное здание размерами в плане 30x30 м, с железобетонным покрытием (утепленным керамзитом) весит более 1200,0 тонн, не считая веса фундаментов, то такое же по размерам здание с металлическим каркасом и легкими навесными панелями весит всего 77,0 тонн. Уменьшение массы здания в 20-25 значительно меняет весь процесс возведения; заготовки сырья, переработки его на заводах (помол, обжиг), превращения в кирпичи, плиты, блоки, панели. Существенно облегчаются транспортировка на место стройки и монтаж. В особенности это ценно при больших пространствах Республики Казахстан, отдаленности малоразвитых районов и неразвитости инфраструктуры.

        Проектирование металлоконструкции легких зданий имеет свои особенности. Например, внецентренно сжатые стержни из гнутых тонкостенных профилей, несущие сравнительно небольшую нагрузку, требуют дополнительной проверки на местную устойчивосгь стенок и полок, и обычный подход к ним может привести либо к перерасходу стали, либо, наоборот, не обеспечит надежности.

Используя опыт проектирования легких металлических конструкций необходим более разумный подход к вопросам расчета и конструирования дополняющий учебники и СНиП.

 

К ним относятся:

1. Методика проектирования стальных балок, исходящая из условий заделки их на опорах, причем доля изгибающего момента, передаваемая на опоры, определяется исходя из минимума абсолютного значения суммы площадей эпюры моментов (). Этот прием позволяет при нагрузке постоянной интенсивности по пролету уменьшить расчетный момент в пролете в четыре раза на протяжении 0,71 l, и только у опор увеличить сечение. При нагрузках, нарастающих к опорам, момент в пролете может быть уменьшен еще больше - в 8-10 раз и оставшуюся долю передать на защемленные опоры. Такой прием позволяет:

а)  уменьшить массу балки в 1,5-3 раза по сравнению со свободно опертой;

б)  снизить высоту балки до 50 %;

в)  увеличить устойчивость стенки балки за счет снижения высоты.

 

2. Наряду с относительным прогибом балки предлагается определить как более важный фактор радиус ее искривления под действием изгибающего момента .Чем эластичнее кровля, тем радиус может быть меньше. При больших пролетах радиус предлагается проверять в двух направлениях - вдоль и поперек пролета, поскольку ребристый кровельный настил имеет разные допускаемые радиусы искривления - вдоль гофры и поперек.

Расчет балок на пластическую стадию работы, излагаемый в учебниках исключается вообще, поскольку при модуле упругости Е, стремящемся к нулю, наступает резкий перелом балки, вызывающий разрушение покрытия.

3.     Показано преимущество замкнутых профилей по сравнению с открытыми профилями при восприятии стержнем осевого сжатия или кручения - коробок, труб, по сравнению с уголками, двутаврами и т.д. При одинаковой площади поперечного сечения стержня радиус инерции у трубы может быть в 15-20 раз больше, чем у равнополочного уголка, а крутильная жесткость будет больше в 100 и более раз. Это позволяет применять тонкостенные гнутосварныс профили и экономически оправдывает применение стали повышенной прочности в легких конструкциях.

4.   При проектировании сжатоизгибаемых стержней надо отказаться вообще от метода расчета по эксцентриситету е = М/N. Дело в том, что таблицы, помещенные в СНиП, - проверочные, и подбор рационального сечения весьма затруднен, ведется методом попыток. Но самая главная погрешность метода СНиП заключается в том, что с уменьшением продольной силы N эксцентриситет безгранично растет, а коэффициент продольного изгиба е при этом безгранично падает. Можно спроектировать что угодно. но рациональная конструкция вряд ли получится, поскольку ищется площадь сечения по формуле А = N/е R, причем при постоянном моменте, если уменьшать N, уменьшается е, и значение площади А может быть самым неопределенным. [3]

Предлагается исходить не из проверки на устойчивость в плоскости, а на определение прочности, исходя из формулы:

N / А   +_ М / W =   R,

причем   - коэффициент продольного изгиба, применяетея только для проверки на устойчивость всего стержня или только сжатой зоны стержня на устойчивость из плоскости действия момента,

5. Проверку балки на общую устойчивость из-за ее сложности  предлагается заменить проверкой на устойчивость из плоскости верхнего и нижнего поясов подобно проверке на устойчивость поясов ферм.

6. Проектирование рам – однопролетных, многопролетных и многоэтажных предлагается вести, используя  расчет оптимальных балок. Колонны рам в особенности на отметке опирания ригелей желательно максимально развивать в плоскости момента.            Ветви колонн соединять решеткой, избегая применения сплошностенчатых решений. К опорам ветви колонн сводить вместе, сужая сечения.

Рамы «Выкса» пролетам 21м. и  24м, спроектированные по предлагаемому методу, имеет массу 0,9-1т. и 1,8-2 т, что почти в  четыре и в два раза легче рам, помещенных в каталоге ЦНИИпроектлегконструкции («Канск», «Орск» и рама «ЦНИИСК» из прокатных двутавров). [1].

 

                                      Литература.

    1. Каталог легких металлических конструкций. Минмонтажспецстрой. М.,1989.

    2. СНиП РК 5.04-23-2002. Стальные конструкции. Нормы проектирования

(Взамен СНиП  ІІ-23-81*  Стальные конструкции. М., 1991) 01.04.2003 ж.

    3. Москалев Н.С. Практический метод расчета внецентренно сжатых и сжатоизгибаемых стержней. Ж.. Минмонтажспецстрой и спец. работы. №2, 2001.

    4. Е.М.Знаменский. Проектирование конструкций наименьшего веса. ( Методы и критерии весового анализа). М. 1963.

    5. Металлические конструкции. Учебник для студ. ВУЗов. ( Ю.И.Кудишин, Е.И.Беленя и др.) под ред. Ю.И.Кудишина 10-е изд. М. Изд. центр «Академия» 2007.