Proektirovanie-svarnyh-uzlov-metallicheskih-ferm-promyshlennyh-zdanij

1.

Проектирование сварных
узлов металлических ферм
промышленных зданий
Данная презентация посвящена ключевым аспектам проектирования
сварных узлов в металлических фермах для промышленных
объектов. Мы разберём структуру ферм, типы соединений, методы
расчёта, рекомендации и перспективы развития, чтобы обеспечить
надёжность и эффективность конструкций.

2.

Что такое металлическая ферма и
её основные элементы
Металлическая ферма представляет собой жёсткую пространственную конструкцию,
образованную из раскосов и стоек, соединённых в узлах. Это позволяет равномерно
распределять нагрузки в больших пролётах промышленных зданий.
Верхний и нижний пояса
Верхний пояс работает преимущественно на сжатие, нижний — на растяжение.
Раскосы связывают пояса под углом около 45°, обеспечивая стабильность и
передачу усилий.
Узлы соединений
Узлы — критические точки, где элементы сходятся, гарантируя геометрическую
неизменяемость всей конструкции. Их правильное проектирование
предотвращает деформации и повышает долговечность.

3.

Виды металлических ферм и
особенности узловых соединений
Металлические фермы классифицируются по конфигурации и применению. Выбор типа влияет на
тип узлов, определяя устойчивость к внешним нагрузкам в промышленных условиях.
Плоские фермы
Пространственные фермы
Элементы расположены в одной плоскости,
Трёхмерные конструкции, устойчивые к
что упрощает монтаж. Требуют жёсткого
нагрузкам в различных направлениях.
закрепления дополнительными связями
Идеальны для сложных крыш
для предотвращения боковых смещений и
промышленных зданий, где важна
обеспечения жёсткости.
многоплановая прочность.
Узловые соединения
Могут быть шарнирными для простоты или полужёсткими для повышенной надёжности.
Сварные соединения обеспечивают монолитность, минимизируя прогибы и повышая общую
жёсткость фермы.

4.

Особенности сварных узлов в фермах из
профильных труб и балок
В фермах часто используются профильные трубы и балки для оптимизации веса и прочности. Сварные узлы в
таких конструкциях требуют тщательного подбора швов для равномерного распределения напряжений.
Материалы и формы
Типы швов и расчёт
Полые прямоугольные и круглые сечения
Угловые (филетные) швы подходят для Т-образных
применяются для раскосов и поясов, снижая
соединений, стыковые — для прямолинейных.
материалоёмкость. Это позволяет создавать лёгкие,
Толщина и длина швов рассчитываются по усилиям,
но жёсткие конструкции для промышленных крыш.
чтобы избежать концентрации напряжений,
деформаций и коррозии.

5.

Современные методы расчёта сварных узлов
Расчёт сварных узлов включает анализ напряжённо-деформированного состояния, жёсткости и несущей способности. Современные инструменты позволяют
моделировать поведение узлов под реальными нагрузками промышленных зданий.
Анализ НДС
Моделирование сложных узлов
Проверка несущей способности
Оценка распределения напряжений в узлах,
Включение подкосов и рёбер жёсткости в 3D-
Расчёт пределов прочности швов с
выявление зон риска. Учёт динамических
модели. Программы типа ANSYS симулируют
коэффициентами запаса. Это гарантирует
нагрузок, таких как вибрации от оборудования,
пространственные эффекты, оптимизируя дизайн
долговечность ферм в условиях высоких нагрузок
обеспечивает безопасность конструкции.
для экономии материалов.
и переменного климата.

6.

Результаты исследований и оптимизация сварных соединений
Исследования фокусируются на влиянии геометрии и параметров швов на прочность. Оптимизация позволяет сократить затраты без компромиссов в надёжности сварных узлов металлических ферм.
Ключевые выводы
Влияние угла и толщины швов на деформации в K-узлах.
Численное моделирование в ANSYS предсказывает поведение под
нагрузкой, снижая экспериментальные тесты.
Оптимизация уменьшает трудоёмкость сварки на 20-30%, сохраняя
прочность.
График иллюстрирует рост несущей способности при оптимизации, основанной на численных исследованиях.

7.

Технические рекомендации по
проектированию сварных узлов
Проектирование требует строгого соблюдения норм для обеспечения равномерности усилий и
качества. Эти рекомендации минимизируют риски и повышают эффективность сварных соединений в
фермах.
01
02
Совпадение осей
Фасонки и накладки
Обеспечьте полное совпадение осей элементов,
Используйте фасонные элементы и накладки для
чтобы снизить узловые моменты и предотвратить
равномерного распределения усилий, особенно в
концентрацию напряжений в швах.
сложных пространственных узлах с несколькими
элементами.
03
Контроль качества
Соблюдайте нормативы по толщине и длине швов, проводите ультразвуковой и визуальный контроль
сварки для выявления дефектов на ранних этапах.
Важно: Все расчёты должны учитывать коэффициенты надёжности по СП 16.13330.2017.

8.

Примеры успешных проектов с применением сварных узлов
Сварные узлы доказали эффективность в реальных проектах, обеспечивая большие пролёты и долговечность. Эти кейсы демонстрируют практическое применение в промышленном и инфраструктурном строительстве.
Промышленные здания
Мосты и эстакады
Цифровое проектирование
Фермы с пролетами до 60 м в цехах, где сварные узлы выдерживают
Пространственные фермы с полужёсткими сварными соединениями
Использование SCAD и LIRA для моделирования узлов, что ускоряет
вибрации оборудования, сокращая время монтажа на 15%.
обеспечивают устойчивость к динамическим нагрузкам от транспорта.
процесс и повышает точность на 25%.

9.

Вызовы и перспективы развития сварных
узлов в металлических фермах
Несмотря на преимущества, сварные узлы сталкиваются с трудностями в изготовлении и монтаже. Будущие
инновации в автоматизации и исследованиях откроют новые горизонты для промышленного строительства.
Сложность изготовления
Пространственные узлы требуют высокой точности, что усложняет сварку и монтаж на высоте,
повышая риски ошибок и затраты.
Необходимость исследований
Требуются дополнительные тесты для стандартизации соединений под экстремальные условия,
включая сейсмику и коррозию.
Автоматизация и цифровизация
Внедрение роботизированной сварки и BIM-технологий упростит проектирование, контроль
качества и сократит сроки на 30-40%.
Перспективы: Интеграция ИИ для предиктивного моделирования дефектов.

10.

Заключение: ключевые принципы эффективного
проектирования сварных узлов
Проектирование сварных узлов — основа надёжных металлических ферм для промышленных зданий. Сочетание точных
расчётов, оптимизации и инноваций обеспечивает безопасность, экономию и долговечность конструкций.
Точное моделирование
Расчёты и симуляции — залог жёсткости и экономичности, минимизируя материальные затраты при максимальной
несущей способности.
Оптимизация швов
Сокращение длины и толщины без потери прочности снижает трудоёмкость сварки и общие расходы на 20-25%.
Современные инструменты
Программы вроде ANSYS и BIM позволяют быстро создавать, проверять и корректировать сложные узлы в реальном
времени.
Инновации
Автоматизация и новые материалы открывают возможности для лёгких, устойчивых ферм в масштабных промышленных
проектах будущего.
Вывод: Эффективное проектирование повышает конкурентоспособность промышленного строительства.