В 99% проектов с металлоконструкциями (КМ) возможна экономия металла за счёт оптимизации. Обычно это позволяет снизить расход материала на 5–30%, а в отдельных случаях экономия может достигать 30–50%.
При разработке проекта любой металлоконструкций (КМ) каждый, достаточно квалифицированный проектант, можно добиться экономии металла благодаря грамотной оптимизации. В большинстве случаев сокращение расхода составляет 5–30%, но в некоторых ситуациях удаётся достичь и более значительных результатов — 30–50%.
Оптимизация металлоконструкций позволяет снизить расход материала, не влияя на несущую способность и надежность. Это возможно благодаря тому, что разные участки конструкции имеют разный запас прочности.
Пример: шарнирно-опёртая балка
-
В центральной зоне (где изгибающий момент максимален) надежность ниже, и именно эта зона определяет несущую способность балки.
-
На опорах запас прочности значительно выше, поэтому эти участки можно оптимизировать без риска.
Например, для балки 20Б1 длиной 6 м критичной является центральная зона длиной всего 10 см – её разрушение приведёт к отказу всей конструкции. При этом остальные 98% длины балки можно рационально облегчить, сократив расход металла без снижения надежности.
Таким образом, грамотная оптимизация позволяет снизить вес и стоимость конструкции, сохранив её прочностные характеристики.
Рассмотрим металлическийрамный каркас из прокатных двутавров, с которым мы работаем перед изготовлением металлоконструкции в Красноярске с параметрами:
-
Пролет рамы: 24 м
-
Шаг рам: 6 м
-
Уклон кровли: 0.3 (≈17°)
Влияние затяжки на распределение нагрузок
На представленных эпюрах видно, как установка затяжки изменяет характер работы конструкции:
-
Без затяжки – максимальные изгибающие моменты сосредоточены в ригеле и стойках, что требует увеличенных сечений.
-
С затяжкой – часть усилий перераспределяется в растянутый элемент, что:
-
Снижает изгибающие моменты в ригеле на 30–40%
-
Позволяет уменьшить сечения без потери несущей способности
-
Экономический эффект
Для данного примера применение затяжки дает:
-
Сокращение расхода металла на 15–25%
-
Упрощение узловых соединений за счет снижения моментов
Вывод: Рациональное использование затяжки в рамных конструкциях – эффективный способ оптимизации металлоконструкций без снижения надежности.
-
Надежность системы определяется самым слабым звеном
-
Если критичный болт или сварной шов разрушается – бесполезно иметь «запас прочности» в других узлах.
-
Пример: балка с запасом 200% бесполезна, если её соединение рассчитано с минимальным запасом.
-
-
Оптимизация ≠ только уменьшение сечений
-
Часто требуется усиление слабых мест (узлов, соединений), что повышает общую надежность.
-
В 30% случаев выявляются ошибки проектирования, которые устраняются в процессе оптимизации.
-
-
Экономический и технический эффект
-
Снижение массы конструкций на 5–30% (где это оправдано).
-
Повышение надежности за счет перераспределения материала в проблемные зоны.
-
Изготовим:
- Металлоконструкции. Здания легкой, средней и тяжелой серии
- Сэндвич-панели с утеплителем ПИР, ППУ, минеральная вата
