Добрый день! В своей рабочей практике (работаю инженером-конструктором в области металлоконструкций) я сталкиваюсь с различными интересными аспектами, которым в вузах не учат, и которые являются частью, так сказать, внутренней кухни. С одним из таких аспектов я и решил вас познакомить.
При разработке узлов соединения строительных конструкций встречаются разные ситуации, связанные с нагрузкой. Большинство основных узлов зданий испытывают нагрузки в несколько десятков тонн. Конструирование таких узлов — важная задача, и все элементы (болты, сварные швы, толщины всех соединительных элементов) в таких узлах рассчитываются во избежание проблем в будущем. В таком случае элементы такого узла называют расчетными.
Но бывают ситуации, когда нагрузки на узел настолько малы, что попытка посчитать соединительные элементы такого узла приведет к смешным результатам. Тончайшие пластины, болты размером с мизинец, сварные швы толщиной в 1 мм (описание утрированно). В таких случаях конструктор просто принимает (использует) в узле адекватные проекту болты и соединения (болты диаметром 16 мм, пластины толщиной 6-8 мм, сварные швы по минимальным требованиям ГОСТов). Сравнение таких узлов вы можете видеть на картинках 1 и 2.
По сути все это принимается избыточно. Но это делается не с целью попилить деньги заказчика, а чтобы рабочие на заводе и стройке могли адекватно работать с элементами соединения, а не собирать винтики по полу. Кроме того, такой подход позволяет не закупать дополнительные сечения. Довольно глупо из-за небольшого количества ненагруженных узлов вводить в проект новые сечения, толщины и виды болтов. Проще и дешевле использовать обрезки от существующих сечений. Такие решения часто зовутся конструктивными, то есть они нужны для монтажа конструкции, обеспечения ее стабильности, но они не несут какую-то серьезную нагрузку.
Другой пример конструктивных элементов – монтажные болты. Такие болты могут ставиться чисто для фиксации элементов конструкции, чтобы затем приварить их. Другой пример монтажных болтов — крепления сжатых стоек. Если в стойке нет поперечных сил или эти силы очень невелики, то болты, по сути, являются конструктивными (фиксируют элемент конструкции в установленным положении, но не нагружаются).
Последний пример конструктивных узлов – типовые решения. Рассчитывать каждый узел конструкции с отличающимися нагрузками — крайне времязатратное мероприятие. К тому же множество разных узлов усложняет изготовление конструкции на заводе. При этом часто в конструкции используется множество повторяющихся элементов одинакового сечения. Поэтому чаще всего делают так: рассчитывают наиболее нагруженный узел или элемент, а остальные делают такими же, как и первый. Благодаря чему появляется много одинаковых элементов, которые проще изготавливать и проще монтировать (рабочие не запутаются). Если разница в нагрузке между элементами достаточно большая, то можно рассчитать два варианта решений. На принципе схожести узлов основаны типовые серии и альбомы типовых решений.
На этом все, надеюсь что смог приоткрыть перед вами одну из тайн мира проектирования.