Устойчивость металлоконструкций: способы достижения

Большое влияние на надёжность и долговечность строительных конструкций, а также возможность их нормальной эксплуатации, оказывает такой параметр как устойчивость. Потеря устойчивости приводит к значительному росту деформаций и может грозить обрушением всего здания.

Несмотря на то, что устойчивость, подобно прочности и жесткости вычисляется, исходя из значений нормативных и расчетных нагрузок, данные характеристики следует чётко разграничивать. Под устойчивость в строительстве понимается способность конструкции сохранять форму равновесия после устранения внешних сил. Различают местную (для конкретного элемента, например стенки стальной двутавровой балки) и общую (для всего строения/каркаса).

Причины потери устойчивости металлоконструкций

• Сжатие листового проката. Деформирование вследствие потери устойчивости является типичной проблемой при использовании в металлоконструкциях элементов, сечение которых отличается малой шириной или высотой. Примером такого профиля может служить швеллер, двутавровая балка или стальной решетчатый настил. Листовые элементы, из которых они состоят, отлично работают на растяжение и изгиб, но при возникновении сжатия они быстро выгибаются, для этого достаточно напряжений от сварки.
• Геометрически изменяемые системы. Общая устойчивость сооружения также обеспечивается на стадии создания каркаса. Колонны, балки, настилы, фермы должны объединяться в геометрически неизменяемую систему, т. е. должна полностью отсутствовать возможность перемещения указанных частей без их предварительной деформации.
• Разрушение одного или нескольких элементов. В условиях критического нагружения какой-либо элемент каркаса или стена при бескаркасной схеме дома могут получить столь сильные повреждения, что фактически перестанут нести запланированную нагрузку. Последняя перераспределится на соседние несущие элементы, снова произойдёт сильный перегруз, и ситуация повторится.

Способы увеличения устойчивости

Целям общей устойчивости зданий и сооружений с металлическим несущим каркасом служат связи. Эти элементы представляют собой стержни крестообразно скрепляющие соседствующие стойки или балки. Выполняются они из прокатного профиля, в расчётных схемах работающим считается только растянутый стержень. Благодаря добавлению в каркас промышленного цеха, склада, технологической площадки или металлической лестницы строителям удаётся добиться геометрической неизменяемости системы.

Устойчивость полок и стенок двутавров, швеллеров, уголков и прочего проката обеспечивается ввариванием ребер жесткости. Эти пластины легко заметить на стальных колоннах в производственных помещениях. Толщина, шаг и ширина зоны расположения определяются, исходя из расчётов и конструктивных соображений.

В сварных и прессованных настилах площадок несущие полосы раскрепляются покровными с небольшим шагом. Это не только устойчивость, но и общую надёжность таких изделий.