Требования, предъявляемые к металлическим конструкциям

При проектировании металлических конструкций учитываются следующие основные требования:

  1. соответствия условиям эксплуатации,
  2. надежности и долговечности,
  3. минимального веса,
  4. наименьшей трудоемкости изготовления и монтажа,
  5. возможного сокращения сроков производства работ,
  6. наименьшей стоимости.

Необходимо подчеркнуть, что, несмотря на важность экономических показателей производства конструкций, главными требованиями остаются соответствие их условиям эксплуатации, надежности и долговечности. Требования экономики изготовления и монтажа не должны удовлетворяться за счет снижения соответствующих норм и условий, определяющих функциональное назначение сооружения и конструкций, а также за счет снижения требований к капитальности и качеству.

Соответствие сооружения условиям эксплуатации достигается при проектировании надлежащей компоновкой и выбором необходимых материалов, удовлетворяющих технологическому процессу, применением соответствующих ограждающих конструкций. Эти вопросы решаются проектировщиками в тесном контакте с технологами, при этом учитываются и требования долговечности.

Поскольку каждое проектное решение вариантно, то в пределах соответствия требованиям эксплуатации, надежности и долговечности основным критерием при выборе конкурирующих материалов, конструкций и компоновки является их экономичность.

Отсюда возникает основная задача вариантного проектирования — выбор наиболее экономичных решений конструкций, удовлетворяющих в равной степени условиям эксплуатации надежности и долговечности.

Экономия металла и снижение веса конструкций являются результатом уточнения методов расчета, ликвидации неоправданных запасов прочности и конструктивных излишеств, применения новых, прогрессивных материалов — сталей повышенной и высокой прочности и алюминиевых сплавов. Важное значение для создания конструкций наименьшего веса имеет знание методов, позволяющих найти решение с минимальным весом, а также знание законов изменения веса конструкций в зависимости от основных проектировочных параметров: пролетов, высот, нагрузок.

Снижение трудоемкости изготовления конструкций зависит от проектного решения и технологии производства. Эти факторы взаимосвязаны и, в равной степени воздействуя на конструктивную форму, приводят к созданию конструкций с наименьшими затратами труда. На заводе трудоемкость изготовления конструкции зависит от так называемых производственных показателей конструкции {объемов работ, заложенных при проектировании}, основными из которых являются число деталей, вес и объем сварки. Трудоемкость изготовления зависит также и от компоновочного решения всего конструктивного комплекса сооружения. Для снижения трудоемкости важно соблюдение принципов концентрации материала и упрощения конструктивной формы, впервые сформулированных Н. С. Стрелецким.

Первый из них состоит в сосредоточении материала в возможно меньшем количестве элементов сооружения. Однако этот принцип может вступить в противоречие с условиями серийного изготовления, при котором затраты на производство одного конструктивного элемента снижаются при увеличении их количества. В целом принцип концентрации материала весьма плодотворен для снижения трудоемкости изготовления, так как мелкие детали более трудоемки {на единицу веса}, чем крупные.

Принцип упрощения конструктивной формы, при одновременном уменьшении веса, очевидно, также снижает трудоемкость изготовления и монтажа.

Сокращение сроков монтажа связано с укрупнением ячейки, поскольку трудоемкость монтажа определяется прежде всего количеством монтажных элементов и, следовательно, степенью укрупнения конструкций на заводах. Большое значение при этом имеет удобство монтажных соединений.

Требования экономии металла, снижения трудоемкости изготовления и сокращения сроков монтажа часто противоречат друг другу, но они объединяются требованием общей экономии стоимости, определяемой при окончательной оценке варианта конструкции.