Jak zaprojektować konstrukcje stalowe?

Kategoria: Blog

konstrukcja stalowa

Jak zaprojektować konstrukcje stalowe?

Konstrukcje stalowe są obecnie bardzo często stosowanym w budownictwie elementem. Wyróżnia je trwałość, twardość, duża wytrzymałość na rozciąganie, długa żywotność i odporność na działanie różnorodnych czynników zewnętrznych, a także obciążenia dynamiczne. Części wykonane ze stali mogą być wykorzystywane zarówno wewnątrz budynków, jak i na zewnątrz, gdyż materiał ten jest odporny na działanie niskiej i wysokiej temperatury, a także wilgoci i wody, które są odpowiedzialne za powstawanie korozji. Dodatkową zaletą stali jest możliwość spawania ze sobą poszczególnych elementów, dzięki czemu można z nich stworzyć trwałą konstrukcję.

Do czego wykorzystywane są konstrukcje stalowe?

Konstrukcje stalowe są najczęściej stosowane w budownictwie przemysłowym. Tworzone są  nich hale stalowe, magazyny oraz zbiorniki służące do magazynowania różnych substancji albo materiałów sypkich. Bez szkieletów stalowych nie mogłyby powstać najwyższe budynki świata. Stalowe konstrukcje są również wspornikami dla kolektorów w elektrowniach słonecznych. Coraz częściej takie konstrukcje stają się także szkieletami domów jednorodzinnych.

Jakie czynniki są brane pod uwagę przy projektowaniu konstrukcji stalowych?

Projektując konstrukcję stalową, należy brać pod uwagę kilka bardzo istotnych czynników. Ważne jest określenie jej geometrii, czyli dokładnej rozpiętości ramy, wysokości słupa, rozstawu ram oraz kąta ich nachylenia. Następnie należy przyjąć odpowiednie założenia dotyczące lokalizacji danego obiektu budowlanego oraz obciążeń, jakie będzie musiała wytrzymać konstrukcja. W tym wypadku bierze się pod uwagę strefę śniegową, wiatrową, a także określa się ciężar pokrycia i ciężar wszelkich instalacji, które będą podwieszone do dachu.

Nowoczesne konstrukcje stalowe wykorzystywane w budownictwie są najczęściej projektowane przy użyciu specjalistycznego oprogramowania komputerowego przeznaczonego dla konstruktorów.  Wspomaga ono proces projektowania tego typu struktur. Korzystanie z takich narzędzi pozwala wyeliminować ewentualne błędy projektowe i obliczeniowe, dzięki czemu powstające konstrukcje są stabilne, trwałe i bezpieczne.

Projektowanie konstrukcji stalowych krok po kroku:

  1. Przygotowanie modelu geometrycznego.
  2. Na podstawie modelu geometrycznego tworzony jest model analityczny.
  3. Przeprowadzenie analizy liniowej, nieliniowej i wyboczeniowej konstrukcji.
  4. Uzyskanie sił wewnętrznych, na podstawie których przygotowywane jest wymiarowanie i optymalizacja konstrukcji.
  5. Przeprowadzenie analizy statycznej, w celu określenia sił wewnętrznych działających w konstrukcji.
  6. Przeprowadzenie analizy obciążeń klimatycznych charakterystycznych dla danego regionu.
  7. Przeprowadzenie precyzyjnych obliczeń, aby określić optymalne dla danej konstrukcji przekroje rygli, słupów, kształtek i innych części.
  8. Wymiarowanie połączeń parametrycznych na podstawie geometrii konkretnych węzłów oraz sił, które się w nich znajdują.
  9. Przygotowanie modelu 3D, na którym przeprowadzana jest analiza pod ciężarem własnym konstrukcji stalowej.
  10. Dokładne sprawdzenie, czy zaprojektowana konstrukcja jest spójna, stabilna i czy nie ma w niej żadnych niedokładności.
  11. Obliczenie sił wewnętrznych i sprawdzenie według obowiązujących norm.