Расчеты металлических строительных конструкций

Стоимость:

от 50000 руб.

Сроки:

от 14 дней

Расчет металлических строительных конструкций — один из ключевых этапов проектирования зданий и сооружений, от которого напрямую зависят их прочность, устойчивость и долговечность. Инженеры «ГлавПроект» выполняют расчёты несущих стальных конструкций, определяя несущую способность каждого элемента: балок, колонн, ферм, рам и фундаментов под металлический каркас.

Расчётная нагрузка и нормативная нагрузка определяются с учётом постоянных и временных воздействий — снеговых, ветровых, крановых, сейсмических — в строгом соответствии с актуальными сводами правил (СП) и ГОСТами. Работа ведётся методом предельных состояний: проверяются предельные состояния первой группы по несущей способности и второй группы по деформациям и устойчивости.

Для моделирования применяются расчётные схемы и метод конечных элементов (МКЭ) в программных комплексах ЛИРА-САПР и SCAD Office. По результатам каждого расчета заказчик получает техническое заключение, пригодное для прохождения государственной экспертизы.

Расчёт является обязательной частью раздела «Конструктивные решения» (КР) проектной документации и выполняется до начала строительства, а также при реконструкции и капитальном ремонте объектов.

Виды расчетов металлических строительных конструкций

Инженеры «ГлавПроект» выполняют полный спектр расчетов для объектов гражданского, промышленного и специального строительства.


Статические расчёты
Статические расчёты
Статические расчеты определяют напряженно-деформированное состояние металлической конструкции под действием нагрузок, не изменяющихся во времени или изменяющихся достаточно медленно. Это базовый вид расчета, выполняемый для всех конструктивных элементов без исключения. В ходе статического расчета вычисляются усилия (изгибающие и крутящие моменты, поперечные и продольные силы) и деформации, на основании которых назначаются оптимальные сечения из металлопроката.
Динамические расчеты
Динамические расчеты
Динамические расчёты необходимы, когда на металлическую конструкцию действуют нагрузки, существенно изменяющиеся во времени: сейсмические воздействия, пульсационная составляющая ветра, технологические вибрации от оборудования, крановые и ударные нагрузки. «ГлавПроект» выполняет модальный анализ, спектральный анализ и расчет во временной области с помощью сертифицированных программных комплексов.
Расчеты на устойчивость
Расчеты на устойчивость
Расчет на устойчивость — критически важный этап для металлических конструкций. Выявляет риск потери устойчивой формы равновесия: выпучивание стержней, потерю общей и местной устойчивости стенок и полок. Особенно актуален для стальных колонн, ферм и тонкостенных элементов. По результатам определяются расчетные длины элементов и вводятся коэффициенты условий работы.
Расчеты на деформации
Расчеты на деформации
Данный класс расчетов относится к предельным состояниям второй группы. Для металлических элементов проверяются прогибы (как правило, не более L/200 — L/400 от пролета в зависимости от назначения конструкции) и горизонтальные смещения каркаса. Соблюдение этих требований обеспечивает нормальную эксплуатацию здания и сохранность ограждающих конструкций.

Метод предельных состояний

Все расчёты строительных конструкций в России ведутся методом предельных состояний — единственным нормативно установленным подходом в соответствии с ГОСТ 27751 и соответствующими сводами правил.

Предельные состояния 1-й группы (несущая способность)

Предельные состояния первой группы — это состояния, при достижении которых конструкция полностью утрачивает способность сопротивляться нагрузкам. К ним относятся:

  • потеря несущей способности (разрушение, текучесть стали, потеря сечения);
  • потеря устойчивости формы или положения;
  • качественное изменение конфигурации (опрокидывание, скольжение).

Для обеспечения нормативной надежности к нагрузкам применяются коэффициенты надежности по нагрузке (γf), а к прочностным характеристикам — коэффициенты надежности по материалу (γm).

Предельные состояния 2-й группы (пригодность к эксплуатации)

Предельные состояния второй группы характеризуют затруднение нормальной эксплуатации, но не разрушение конструкции. Контролируются:

  • прогибы и перемещения (влияют на работу навесных элементов, инженерных систем, эстетику);
  • колебания (влияют на комфорт людей и работу чувствительного оборудования);
  • горизонтальные смещения каркаса (нормируются в зависимости от высотности здания).

Цели и задачи расчётов

Основные задачи, которые решают специалисты «ГлавПроект» при расчете металлических строительных конструкций:

Обеспечение несущей способности

Конструкция не должна разрушаться или терять устойчивость при наиболее неблагоприятных нагрузках.

Обеспечение пригодности к эксплуатации

Ограничение прогибов, вибраций и деформаций до нормативных пределов.

Оптимизация материалоёмкости

Выбор экономически обоснованных сечений и марок стали.

Соответствие нормативам

Результаты расчётов должны удовлетворять требованиям действующих СП, ГОСТов и технических регламентов РФ.

Расчет конструкций по видам металлических элементов

01
Расчет стальных балок (СП 16.13330)

Стальные балки рассчитываются в соответствии с СП 16.13330.2017 «Стальные конструкции» на:

  • прочность по нормальным и касательным напряжениям;
  • общую устойчивость из плоскости изгиба (при отсутствии достаточного раскрепления пояса);
  • местную устойчивость стенки и полок;
  • прогиб (предельные значения — по таблице Е.1 СП 20.13330).
02
Расчёт ферм и рамных систем

Фермы рассчитываются как стержневые системы с шарнирными узлами. Стержни проверяются на центральное растяжение/сжатие с учетом устойчивости. Рамные системы рассматриваются с учётом жёсткости узлов и совместной работы ригеля и стойки.

03
Расчет сварных и болтовых соединений

Соединения элементов металлических конструкций рассчитываются на срез, смятие и растяжение. Для сварных швов определяется требуемая длина и катет шва. Болтовые соединения проверяются по несущей способности одного болта с учетом класса прочности и диаметра. Фланцевые стыки рассчитываются с учетом преднапряжения высокопрочных болтов.

Расчет оснований и фундаментов под металлический каркас

Расчет фундаментов выполняется в последнюю очередь — после определения нагрузок от вышележащих металлических конструкций. Проводится в соответствии с СП 22.13330.2016 «Основания зданий и сооружений» и СП 24.13330.2021 «Свайные фундаменты».

01
Расчет свайных фундаментов

Несущая способность свай определяется по результатам статических испытаний, динамических испытаний или расчетным методом по СП 24.13330. Дополнительно рассчитываются анкерные болты и опорные плиты для крепления металлических колонн к фундаменту.

02
Расчет ленточных и плитных фундаментов

Ленточные и плитные фундаменты рассчитываются на два вида предельных состояний: несущую способность грунтового основания (среднее давление под подошвой не должно превышать расчетного сопротивления грунта R) и деформации основания (осадки и крен не должны превышать предельно допустимых значений).

Нагрузки и воздействия на металлические конструкции

Сбор и систематизация нагрузок — обязательный первый этап любого расчета. «ГлавПроект» выполняет его в полном соответствии с СП 20.13330.2017 «Нагрузки и воздействия».

Постоянные нагрузки

Постоянные нагрузки действуют на конструкцию на протяжении всего срока эксплуатации. К ним относятся:

Расчетные схемы и моделирование

Выбор расчетной схемы конструкции

Расчётная схема — это математическая модель конструкции, в которой реальный объект заменяется идеализированной системой стержней, пластин и объемных тел с заданными граничными условиями. Правильный выбор расчетной схемы — залог достоверности результата. Специалисты «ГлавПроект» обосновывают выбор расчетной схемы и документируют принятые допущения.

Метод конечных элементов (МКЭ) в расчётах

МКЭ — основной метод численного анализа конструкций, позволяющий моделировать объекты произвольной геометрии с любыми граничными условиями. Область конструкции разбивается на конечные элементы (стержни, оболочки, объёмные тела), для каждого из которых записываются уравнения равновесия. Совместное решение системы уравнений даёт поля напряжений, деформаций и перемещений. «ГлавПроект» применяет МКЭ в сертифицированных комплексах ЛИРА-САПР и SCAD Office.

Нормативная база для расчетов металлических конструкций

Основные своды правил (СП) и ГОСТы, применяемые при расчете металлических строительных конструкций:

Документ Область применения
СП 20.13330.2017 Нагрузки и воздействия
СП 16.13330.2017 Стальные конструкции
СП 22.13330.2016 Основания зданий и сооружений
СП 24.13330.2021 Свайные фундаменты
СП 14.13330.2018 Строительство в сейсмических районах
СП 28.13330.2017 Защита строительных конструкций от коррозии
ГОСТ 27751-2014 Надежность строительных конструкций и оснований
СП 13-102-2003 Правила обследования несущих конструкций

Все своды правил периодически обновляются. Специалисты «ГлавПроект» работают исключительно с актуальными редакциями нормативных документов, что гарантирует прохождение государственной экспертизы.

Климатологические данные для расчётов

Первый шаг любого расчёта — привязка объекта к карте районирования территории России. Согласно СП 20.13330, территория РФ делится на снеговые районы (I–VIII) и ветровые районы (Ia–VII), для каждого из которых установлены нормативные значения нагрузок. Дополнительно учитываются:

  • сейсмичность площадки (от 6 до 9 баллов по карте ОСР-2015);
  • глубина промерзания грунта (влияет на заложение фундаментов);
  • расчетная зимняя температура (учитывается при выборе марки стали и расчете температурных воздействий).

«ГлавПроект» обеспечивает корректную климатическую привязку для объектов на всей территории Российской Федерации.

Заказать расчет металлических конструкций

Заказать расчёт строительных конструкций можно, оставив заявку на сайте или позвонив по телефону. Срок выполнения расчётов — от 3 рабочих дней. В комплект документов входят: расчетно-пояснительная записка, расчётные схемы, файлы расчётного комплекса и техническое заключение.

Нагрузки и воздействия на металлические конструкции

Сбор и систематизация нагрузок — обязательный первый этап любого расчета. «ГлавПроект» выполняет его в полном соответствии с СП 20.13330.2017 «Нагрузки и воздействия».

Постоянные нагрузки

Постоянные нагрузки действуют на конструкцию на протяжении всего срока эксплуатации. К ним относятся:

Вид постоянной нагрузки Пример
Собственный вес несущих металлических конструкций Вес стальных балок, колонн, ферм, связей
Вес ограждающих конструкций Кровельный пирог, фасадные панели, профлист
Давление грунта и гидростатическое давление Нагрузка на подпорные стены, стены подвалов

Временные нагрузки

Временные нагрузки подразделяются на длительные (технологические, от оборудования) и кратковременные (снеговые, ветровые, крановые, от людей).

Вид временной нагрузки Нормативный документ
Снеговая нагрузка СП 20.13330, Приложение Г (карты районирования РФ)
Ветровая нагрузка СП 20.13330, раздел 11
Нагрузка от людей и оборудования СП 20.13330, таблица 8.3
Крановые нагрузки СП 20.13330, раздел 9

Особые воздействия

К особым воздействиям, требующим специальных расчётов, относятся сейсмические нагрузки (по СП 14.13330 «Строительство в сейсмических районах»), взрывные воздействия, аварийные ситуации и неравномерные осадки оснований. «ГлавПроект» выполняет расчёты на особые воздействия для объектов повышенного уровня ответственности.

Ответы на частые вопросы

Чем отличается нормативная нагрузка от расчетной?
+
Нормативная нагрузка — это базовое значение нагрузки, установленное нормативными документами. Расчётная нагрузка получается умножением нормативной на коэффициент надежности по нагрузке (γf > 1,0), который учитывает возможность превышения нагрузки сверх нормативного значения. Расчетные нагрузки используются при проверке первой группы предельных состояний (несущая способность), нормативные — при проверке второй группы (деформации).
Что такое расчетное сечение?
+
Расчетное сечение — это поперечный разрез конструктивного элемента, в котором действуют наиболее неблагоприятные усилия и для которого выполняется проверка несущей способности. Для стальной балки это, как правило, сечение в пролете (максимальный изгибающий момент) и у опоры (максимальная поперечная сила).
Сколько стоит расчет металлических строительных конструкций?
+
Стоимость расчёта зависит от сложности объекта, используемого программного обеспечения и состава передаваемых документов. «ГлавПроект» предоставляет коммерческое предложение после изучения исходных данных — как правило, в течение одного рабочего дня.
Можно ли заказать расчёт для уже построенного здания?
+
Да. «ГлавПроект» выполняет поверочные расчёты для существующих металлических конструкций в рамках технического обследования или при согласовании перепланировки, надстройки, изменения нагрузок. В этом случае расчетная схема строится на основании данных натурного обследования.

Нас благодарят

Благодарственное письмо 1
ООО “АВАНГАРД СТРОЙ”
Благодарственное письмо 2
ЗАО “ЭРКАФАРМ”
Благодарственное письмо 3
ООО “ЭЛЕКТРОТЕХМОНТАЖ”
Москалева Мария Л
ИП МОСКАЛЕВА М.Л.
ИП Сорокин м.В.
ИП СОРОКИН м.В.
ООО КОМПАНИЯ «СПЛАВ»
ООО КОМПАНИЯ «СПЛАВ»
ООО КОМПАНИЯ «СК-НЕФТЬ ТНК»
ООО КОМПАНИЯ «СК-НЕФТЬ ТНК»
ООО КОМПАНИЯ «СПЛАВ»
ООО КОМПАНИЯ «РЕАЛ ЭСТЕЙТ КЭПИТАЛ»

Отзывы

Наши партнеры

Последнее в блоге

Не хотите самостоятельно разбираться во всех тонкостях согласования?
Оставьте заявку на консультацию, и мы вам поможем!

Мы знаем как провести процесс правильно.
Поможем пройти все этапы согласования
Какой у вас запрос?
Позвонить
Выберите вариант, чтобы мы точнее поняли ваш запрос.
Изменить выбор
Вы выбрали: Консультация


Позвонить
Заполните форму, и мы свяжемся с вами, чтобы подробно обсудить задачу.