Особенности проектирования металлических каркасов: нагрузки, узлы, материалы

Проектирование металлического каркаса — это не просто расстановка колонн и балок. Инженер должен учесть десятки факторов: от веса снега на кровле до сейсмической активности в регионе строительства. В этой статье мы расскажем об основных нагрузках, принципах конструирования узлов и выборе материалов.

1. Основные нагрузки на каркас

Все нагрузки делятся на постоянные и временные. Согласно СП 20.13330, при расчёте каркаса учитываются:

Собственный вес конструкций. Вес колонн, ферм, связей, прогонов, ограждающих конструкций.
Снеговая нагрузка. Зависит от снегового района (I–VIII). Для Москвы (III район) расчётное значение 126 кг/м², для Сургута (V район) — 210 кг/м².
Ветровая нагрузка. Учитывает скорость ветра, высоту здания, аэродинамический коэффициент. Может создавать как давление, так и отсос.
Полезная нагрузка на перекрытия. Для антресолей склада — 200–400 кг/м², для офисных помещений — 150 кг/м².
Крановые нагрузки. Вертикальное давление колёс крана, поперечное торможение, удар о буфер.
Температурные воздействия. Для зданий длиной более 72 м обязателен расчёт температурных швов.
Сейсмика. В сейсмоопасных районах (7 баллов и выше) каркас дополнительно проверяется на горизонтальные инерционные силы.

2. Сочетания нагрузок

Нагрузки действуют не по отдельности, а в комбинациях. Рассматриваются два основных типа сочетаний:

Основное сочетание: постоянные + одна временная + длительные (например, вес + снег + полезная на перекрытия).
Особое сочетание: постоянные + возможные временные + одна особая (сейсмика, взрыв).

Для каждой комбинации вводится коэффициент сочетания (ψ = 0.9–1.0), чтобы не закладывать в расчёт максимальные значения всех нагрузок одновременно.

3. Типовые узлы металлокаркаса

Узел	Конструктивное решение	Особенности расчёта
База колонны	Стальная плита на фундаменте, анкерные болты	Проверка на смятие бетона, расчёт анкеров на растяжение
Сопряжение колонны с фермой	Фланцевое или сварное	Учёт изгибающего момента, проверка болтов на срез
Укрупнительный стык балки	Сварной или на высокопрочных болтах	Равнопрочность стыка основному сечению
Крепление связей	Фасонки, косынки	Обеспечение пространственной жёсткости
Подкрановый узел	Тормозная балка, упоры	Усталостная прочность при циклических нагрузках

4. Материалы для каркаса

Сталь Ст3сп/пс — наиболее массовая марка. Используется для колонн, балок, связей в неагрессивных средах.
Сталь 09Г2С — низколегированная, с повышенной прочностью и хладостойкостью. Рекомендована для ответственных конструкций и северных регионов.
Сталь 10ХСНД — атмосферостойкая, для мостов и открытых эстакад.
Нержавеющие стали (AISI 304, 316) — для пищевых производств и агрессивных сред.

5. Как получить готовый проект?

Самостоятельно рассчитать каркас на все нагрузки без профильного ПО (SCAD, ЛИРА-САПР) сложно. Лучше доверить это проектной организации или заказать расчёт у изготовителя металлоконструкций. В «СтальПроект» мы выполняем проектирование разделов КМ и КМД, а также предлагаем быстрый расчёт через PRO-калькулятор.

Рассчитайте каркас в PRO-режиме

В нашем калькуляторе вы можете задать пролёт, нагрузки, выбрать АКЗ и сразу получить детальную смету с ценами Металлсервис СПб.

Перейти в PRO-режим

Часто задаваемые вопросы

Какие нагрузки учитываются при расчёте металлического каркаса?

Собственный вес, снеговая, ветровая, полезная нагрузка на перекрытия, крановые нагрузки, температурные воздействия, сейсмика.

Какой запас прочности закладывается в металлоконструкции?

По СП 16.13330 коэффициент запаса составляет 1.05–1.3 в зависимости от вида нагрузки и ответственности здания.

Можно ли использовать один расчёт для разных регионов?

Нет, нагрузки (особенно снеговая и ветровая) сильно различаются по районам. Расчёт должен выполняться под конкретную площадку строительства.

Нужен проект каркаса?

Отправьте техническое задание — мы разработаем чертежи КМ и КМД с учётом всех нагрузок.

Отправить ТЗ