В каких случаях нужно проводить расчёты деревянных конструкций?
Чтоб дом был безопасным, проектировщик обязан либо соблюдать требования стандартов и правил, либо подтверждать свои решения иным способом, например, проводя расчёты прочности, устойчивости и прогибов.
Согласно СП 31-105-2002 "Проектирование и строительство энергоэффективных домов с деревянным каркасом" расчёт требуется, если:
- значения расчетных равномерно распределенных нагрузок на перекрытия превышают 2,4 кПа;
- снеговые и ветровые нагрузки не соответствуют СП 20.13330.2016 "Нагрузки и воздействия";
- высота дома превышает 3 этажа;
- шаг внутренних несущих стен превышает 12 м;
- площадь оконных, дверных и других проемов в каждой несущей стене превышает 30% площади стены;
- шаг основных элементов конструкции (балок, стоек) превышает 600 мм.
Согласно ГОСТ 27751-2014 пункт 3.6 Принятые проектные и конструктивные решения должны быть обоснованы результатами расчета по предельным состояниям сооружений в целом, их конструктивных элементов и соединений, а также, при необходимости, данными экспериментальных исследований, в результате которых устанавливают основные параметры строительных объектов, их несущую способность и воспринимаемые ими воздействия.
Поэтому использование программ-калькуляторов для расчёта одного элемента (например, балки пола или стропила) по действующим стандартам недостаточно. Расчет должен проводится для всего дома в целом, с учетом перераспределения усилий в системе элементов и деформативности конструкции.
Вручную рассчитать дом целиком абсолютно невозможно, поэтому нужна ...
программа для расчёта.
Расчеты проводятся в программных комплексах методом конечных элементов (МКЭ)
Метод конечных элементов (МКЭ) — численный метод решения дифференциальных уравнений с частными производными, а также интегральных уравнений, возникающих при решении задач прикладной физики. Метод широко используется для решения задач механики твёрдого деформируемого тела, теплообмена, гидродинамики, электродинамики и топологической оптимизации. (Википедия)
На мой взгляд, наиболее оптимальной для каркасных домов является программный комплекс Лира 10 потому что в нем реализована возможность проверочного расчёта деревянных конструкций. В отличие от большинства других программ, которые выдают только усилия в стержнях для самостоятельной проверки.
Программе для работы требуется ...
аналитическая модель дома.
Чтоб направить целый дом на расчёт, необходимо вначале создать аналитическую модель, то есть такую модель, в которой, во первых, не будет никаких лишних элементов, а останутся только те, которые необходимо проверять. В каркасном доме согласно СП 31-105-2002 такими элементами являются:
- опоры для перекрытия (колонны, столбы, пилястры) - п. 5.5.1.1;
- прогоны перекрытия п. 6.2.4, 6.2.10.1, 6.2.10.2,
- анкерные болты п. 6.2.8.4,
- балки, ограничивающие проемы п. 6.2.11.1,
- стойки п. 7.2.3,
- перемычки п. 7.2.15,
- стропила и балки крыши п. 8.2.1.3
По желанию проектировщика могут включаться и иные элементы, но не следует при этом слишком перегружать модель. Сборные элементы, например прогоны или составные угловые стойки, можно и нужно заменять сплошными одинарными элементами, эквивалентными по прочности.
Так как одинарные балки перекрытия работают в условиях однозначно определенных нагрузок, их допускается из расчёта исключать.
Аналитическую модель можно подготовить почти в любой САПР: ArchiCad, Renga, Revit, да хотя бы SketchUp - главное, чтоб можно было выгрузить модель в формате IFC.
IFC (Industry Foundation Classes) — формат файлов для обмена данными в строительной отрасли (BIM — информационное моделирование зданий). Это открытый формат, не зависящий от производителя, поддерживает совместимость отдельных приложений в строительной отрасли
Следующий шаг - это экспорт модели и ...
подготовка к расчёту.
В Лире необходимо задать расчётным элементам сечения, материалы. параметры конструирования, назначить связи для опорных узлов и объединить, если требуется, элементы жесткими связями.
После чего нужно задать загружения и их комбинации а также нагрузить расчётную модель. Загружения могут быть как статическими, так и динамическими (ветровые и сейсмические) а число их комбинаций с разными коэффициентами может доходить до нескольких сотен.
Подготовленная модель направляется на ...
расчёт.
Вначале программа определяет действующие в элементах усилия и высчитывает деформации.
После чего проверяются деревянные конструкции по предельным состояниям прочности, устойчивости, гибкости. А также по прогибам.
Если какой-нибудь элемент не проходит по расчёту, ему меняют сечение, материал или например, снижают расчётную длину посредством установки связей. И таким образом работают с расчетной программой, пока все элементы не будут соответствовать требованиям.
Одной из схем с результатами расчёта, на которую хочется обратить особое внимание, является схема реакции опор по вертикали. По сути, эти реакции численно равны расчётным нагрузкам на фундаменты. Эти данные бывают очень важны для расчётов свайных полей.
После чего по результатам расчёта составляется ...
отчет.
Отчет включает таблицы с материалами, размерами элементов, статистикой модели и сводными данными проверки предельных состояний. В нем также представлены все основные схемы и пояснительная записка. Документ автоматически формируется в Word и на его основе проводится ...
корректировка конструктивной модели.
В конструктивной модели назначаются найденные или подтвержденные расчётом размеры сечений элементов. Можно быть уверенным, что теперь каркасный дом соответствует требованиям механической безопасности.
Если вы желаете провести проверку каркасного дома или иной деревянной конструкции, вы можете ...
заказать расчёты.
Заказать комплексный расчёт конструкций дома, а также другую документацию для строительства вашего каркасного дома, вы можете, написав мне в телеграмм или в комментариях