Проектирование металлоконструкций

Большинство конструкций, изготовленных на нашем производстве, выполнено по нашему проекту. Поэтому мы имеем приличный опыт проектирования металлоконструкций «с нуля», не говоря уже об «оптимизации» чертежей заказчика или разработке КМД по КМ.

Как заказать у нас проектирование металлических конструкций?

Если Вам необходимо разработать, например, проект металлокаркаса здания, то наше сотрудничество будет происходить примерно по такой схеме:

• мы встречаемся с Вами и получаем от Вас постановку задачи (иногда  у Заказчика есть проектное задание, макет, эскизы, или даже проработанный, иногда есть только общие соображения — в любом случае до начала проектирования нам надо уяснить задачу);
• далее (после некоторой паузы) мы сообщаем Вам следующую информацию:

— какими нам видятся основные конструктивные решения;

— границы стоимости изготовления самой конструкции (в данном примере каркаса здания);

— стоимости проектных работ и условия их выполнения.

• как правило, мы беремся за проектирование в том случае если изготовление конструкций потом будет передано нам;
• если Вас устроили предложенные нами условия сотрудничества, мы приступаем к разработке проекта, подписав договор на изготовление конструкций (реже — договор на разработку КМ), и получив оговоренный авансовый платеж;
• по завершению проектного этапа мы приступаем уже непосредственно к изготовлению Ваших металлоконструкций.

Что входит в состав проектных работ:

• встреча с Заказчиком, получение или совместное составление проектного задания (ПЗ);
• выезд на объект для сбора информации (снять размеры, посмотреть подъезды, оценить есть ли место для работы автокрана и т.п.);
• разработка концепции на основании ПЗ и данных полученных в результате осмотра (самый сложный, самый творческий, самый любимый этап, но очень сложно что-то кратко и понятно про него написать) основная цель данного этапа — нахождение оптимального решения в данном конкретном случае с учетом ВСЕХ конкретных обстоятельств;
• выполнение прикидочных расчетов на прочность и устойчивость конструкций (как минимум, под действием снеговой и ветровой нагрузок);
• создание «полноразмерной» и подробной 3-d модели каркаса здания;
• выполнение окончательных прочностных расчетов с использованием модели;
• «разбор» модели на сборочные единицы;
• оформление чертежей КМ и утверждение их у заказчика.
• выпуск внутренней документации, необходимой нам самим для производства заказа: чертежей марки КМД, списков закупки проката, резки, монтажные чертежи, сборки и т.п.

Процесс проектирования и расчета конструкций «в картинках»

Вот пример небольшой, но интересной в проектировании конструкции: каркаса для светового фонаря.

Данный зенитный фонарь в настоящее время установлен над проемом в монолитном перекрытии последнего этажа вновь возводимого здания в центре СПб, в районе с плотной застройкой. К силовым балкам металлического каркаса фонаря крепятся алюминиевые направляющие и устанавливаются витражи.  Сам по себе фонарь достаточно обычный, не выделяющийся какими-либо особо большими размерами, огромными эксплуатационными нагрузками или сложной геометрией.

Трудность задачи состояла в том, что, благодаря большой плотности застройки в данном районе города подъем на кровлю конструкций фонаря их монтаж с помощью автокрана был не возможен, его просто некуда было поставить. Поэтому при проектирование самой конструкции значительная доля внимания было уделено ответу на вопрос каким образом каркас фонаря поднять на нужную высоту и, главное, установить в проектное положение над проемом в перекрытии с минимальными затратами.

Как всегда, проектирование началось с получения от заказчика проектного задания и изучения имевшейся на старте исходной информации.

Затем был выезд на объект, мы изучили подходы к зданию, возможные пути подъема частей конструкций на кровлю. И конечно же осмотрели, и сняли все необходимые размеры непосредственно на месте монтажа:

После осмотра объекта было понятно, что каркас нужно разбивать на достаточно маленькие детали, чтобы в случае необходимости их можно было перемещать «на руках» как минимум от манипулятора до лебедки и по перекрытию здания до места монтажа.  Но как соединять не имеющие достаточной жесткости отдельные части конструкции в единое целое над проемом, без дополнительных точек опоры, подъемных механизмов и т.п. приспособлений, доставка которых на кровлю сопряжена с теми же сложностями что и подъем самой конструкции?

Отложив монтажные проблемы на следующий этап, мы приступили к проектированию самого каркаса, чтобы, проведя расчеты на прочность, и определив необходимый сортамент отдельных элементов, получить ясность на какие отдельные «подъемные» части нужно разбить конструкцию для доставки ее на место монтажа.

В результате получилась 3-d модель (см. ниже), в которой удалось совместить первоначальные требования Заказчика, реальные размеры, пожелания Заказчика к расположению прогонов под монтаж al-направляющих с условиями прочности, допустимой гибкости, а еще конечно же хочется минимизировать металлорасход (т.е. стоимость материалов) и трудоемкость (стоимость изготовления каркаса) и т.п. и т.д. Обычная «занудная» работа, которую мы делаем каждый раз.

Далее настало время определяться со способом монтажа каркаса и установки его в проектное положение в проеме надо кровлей. Обсуждались разные идеи, но в результате было принято следующее решение:

• сперва собрать конструкцию фонаря не над проемом, а рядом, пользуясь тем, что на кровле достаточно свободного места;
• для облегчения сборки каркаса и облегчения контроля за размерами конструкции сперва соорудить временный стапель, выставив его направляющие строго горизонтально;
• продлить направляющие стапеля в сторону проема в перекрытии кровли, так чтобы они проходили по ж/б силовому поясу, на который в итоге и должен был быть установлен каркас фонаря;
• пользуясь тем, что общий вес конструкции в сборе не большой (~2 тонн), после того как конструкция будет полностью собрана и приобретет достаточную жесткость – подвести под ее углы 4 катка и перекатить на них весь фонарь в проектное положение:

А вот — стандартная для проекта задача:

Проектирование каркаса небольшого складского здания с кран балкой

Здесь не так интересно, как в предыдущем примере, но тоже есть нюансы. Из сильно облегчающих жизнь – Заказчик не ставил требования соответствия возводимой конструкции всевозможным нормам и правилам, главное, чтоб не упало и было дешевле, т.е. «самострой» в самом хорошем смысле.

Из прочего важного – для начала нужно было найти оптимальный размер для этого весьма небольшого сооружения, чтобы свободная от застройки территория двора не оказалась разрезанной на куски и склад был бы по возможности больше.

Из экономических соображений – нас попросили предусмотреть возможность строительства двумя очередями (сначала строим половину, а потом когда-нибудь может быть – удлиняем)

В результате рассмотрев различные варианты планировок:

Остановились на такой:

После того как определились с размерами здания, мы как обычно занялись задачей оптимизации металло расхода и трудоемкости при соблюдениях требований по прочности. В данном случае на каркас здания действует не только снеговая и ветровая нагрузки, но и нагрузка от кран балки.

Наличие кран балки в каркасах зданий (ангаров) не усложняет расчет на прочность, но заставляет каждый раз помучиться с оптимизацией по расходу материалов и трудозатратам. Например, с одной стороны, чем больше сетка колонн, тем меньше деталей и проще работа, с другой стороны – чем больше расстояние между колоннами – тем больший сортамент балки необходимо выбирать для подкрановых путей, растет вес, а кроме того некоторые балки очень дорогие или сложно покупаемые. Это только один из многих нюансов, которые нужно учитывать, чтобы запроектированный каркас получился не только прочным (это как раз не сложно) но и адекватным по стоимости.

Вот еще одна проектная «заморочка»: кран балка в сборе имеет некий габарит по высоте, который для внутреннего объема склада всегда является бесполезным – этот габарит задает область, в которой «живет» кран балка и, следовательно, ни стеллажи, ни вспомогательное оборудование (например, вентиляция) в этом объеме уже не разместить. Мы считаем хорошим тоном этот габарит максимально уменьшить, даже путем усложнения конструкции самой кран балки. Так мы уменьшаем общую высоту здания и экономим заказчикам деньги…

Ну а возвращаясь к проекту данного каркаса он уже почти готов. Остались «мелочи» — придумать с нуля и встроить в каркас откатные ворота с шириной проема в 7 метров.  Дело в том, что подъемно-секционные ворота (даже меньшей ширины) – в данном случае нежелательны (так как при подъеме пересекаются с кран балкой), распашные неудобны, промышленные рулонные дороги и 7 метров это предельный для них размер, просили «дешево и сердито», ну и вот что получилось:

Ну вот, наш каркас почти готов. Правда «просто»?

А вот тут Вы можете поглядеть как выглядет этот объект в жизни: на наши работы про Низино. Мы его не только запроектировали, но и изготовили для него все металлоконструкции и впоследствии их смонтировали.