Калькулятор стальных конструкций

Стальные конструкции широко применяются в промышленном, гражданском и транспортном строительстве России. Каркасы зданий, мосты, резервуары, башни и мачты --- везде используется стальной прокат. Расчёт ведётся по актуализированному своду правил СП 16.13330.2017 (основной нормативный документ для стальных конструкций).

Проектирование металлоконструкций включает проверку прочности, устойчивости и жёсткости элементов, а также расчёт узловых соединений --- болтовых и сварных. Правильный подбор сечений из сортамента прокатных профилей позволяет оптимизировать расход металла и стоимость конструкции.

Наш калькулятор реализует основные расчётные формулы по СП 16.13330 и позволяет быстро выполнить предварительный расчёт элементов, соединений и ферм. Для окончательного проектирования результаты должны быть проверены инженером-конструктором с учётом полного набора нагрузок и воздействий.

Болтовые соединения

Болты --- наиболее технологичный вид монтажных соединений. Различают болты нормальной точности (классы 4.6-6.6) и высокопрочные (8.8, 10.9). Высокопрочные болты работают на трение и не допускают сдвига соединяемых элементов, что важно для конструкций, воспринимающих динамические и знакопеременные нагрузки.

Сварные соединения

Сварка --- основной вид заводских соединений. Стыковые швы наиболее надёжны и применяются для стыков поясов балок и колонн. Угловые (фланговые) швы используются для прикрепления фасонок, рёбер жёсткости и вспомогательных элементов. Расчёт ведётся по двум сечениям: по металлу шва (Rwf) и по металлу границы сплавления (Rwz).

Фермы

Стальные фермы применяются для покрытий промзданий, мостов и эстакад. Наиболее распространены фермы с параллельными поясами (Пратта, Уоррена) пролётом 18-36 м. Пояса выполняются из парных уголков или гнутых профилей, раскосы и стойки --- из одиночных уголков. Высота фермы обычно составляет 1/8-1/12 пролёта.

Прочность на растяжение и сжатие

Центрально-растянутые элементы: σ = N / A_n ≤ R_y · γ_c, где N --- продольная сила, A_n --- площадь нетто, R_y --- расчётное сопротивление по пределу текучести. Для сжатых элементов дополнительно проверяется устойчивость: σ = N / (φ · A) ≤ R_y · γ_c, где φ --- коэффициент продольного изгиба, зависящий от гибкости λ = l_ef / i_min.

Прочность на изгиб

Для изгибаемых элементов: σ = M / W_x ≤ R_y · γ_c. Подбор сечения ведётся по требуемому моменту сопротивления: W_x,тр = M / (R_y · γ_c). Далее по таблицам сортамента выбирается профиль с W_x ≥ W_x,тр.

Болтовые соединения

Несущая способность болта на срез: N_bs = R_bs · A_b · n_s. На смятие: N_bp = R_bp · d · Σt. Количество болтов n = N / min(N_bs, N_bp). Минимальные расстояния между болтами: вдоль усилия --- 3d, поперёк --- 2.5d.

Сварные соединения

Стыковой шов: σ_w = N / (t · l_w) ≤ R_wy. Угловой шов проверяется по двум сечениям: по металлу шва τ_f = N / (β_f · k_f · l_w) ≤ R_wf · γ_c и по границе сплавления τ_z = N / (β_z · k_f · l_w) ≤ R_wz · γ_c.