Расчёт металлических и железобетонных конструкций

Компания «Гис Саинс» выполняет расчёт металлических и железобетонных конструкций в Москве и по территории России. Специалисты собирают нагрузки, строят расчётную модель, подбирают сечения и армирование по СП 16 и СП 63 и оформляют записку для раздела конструктивных решений и государственной экспертизы.

Что это

Цель: определить усилия в элементах стального и железобетонного каркаса и назначить сечения, армирование и узлы так, чтобы выполнялись требования надёжности по ГОСТ 27751 при расчётных сочетаниях нагрузок.

Расчёт металлических и железобетонных конструкций — обязательная основа разделов КМ и КЖ. Без него нельзя обоснованно выпустить спецификацию металлопроката, ведомость расхода арматуры, опалубочные чертежи и узлы сопряжения. Объектом расчёта могут быть каркас жилого, общественного или производственного здания, покрытие склада, эстакада, площадка под оборудование, монолитное перекрытие, ядро жёсткости, фундаментные балки и ростверки, отдельные фермы, рамы, колонны и плиты.

ГОСТ 27751 требует расчёта по предельным состояниям первой и второй групп с учётом класса ответственности, срока службы, свойств материалов и наименее выгодных сочетаний воздействий. Для стали основным сводом правил служит СП 16, для бетона и железобетона — СП 63. Нагрузки и воздействия назначают по СП 20, климатические параметры уточняют по району строительства. Сейсмику, если она задана, учитывают по СП 14. Расчёт существующих стальных и железобетонных элементов с дефектами выполняют как поверочный; расчёт новых — как проектировочный с подбором сечений.

Компания «Гис Саинс» рассчитывает оба материала в одной модели, когда каркас смешанный: стальные фермы на железобетонных колоннах, монолитные диски перекрытий в стальном здании, стальные балки по железобетонным стенам. Раздельный расчёт «только металл» или «только железобетон» без проверки зоны сопряжения даёт ошибку в опорных реакциях и узлах.

Норматив: ГОСТ 27751, СП 20, СП 16, СП 63; при сейсмике — СП 14.

Расчёт не сводится к получению эпюр. Инженер назначает расчётную схему: шарнирные или жёсткие узлы, податливость основания, диафрагмы и связи, конструктивную нелинейность там, где она влияет на перераспределение усилий. Для стали критичны гибкость, общая и местная устойчивость, работа тонких стенок, узлы на болтах и сварке. Для железобетона критичны схема армирования, анкеровка, стыки стержней, трещиностойкость, прогибы, продавливание плит, кручение у краевых зон. Оба материала проверяют на строительные и эксплуатационные стадии: монтажная схема часто опаснее установившейся.

Методы

Сначала составляют расчётную схему и собирают нагрузки. Постоянные нагрузки включают собственный вес несущих и ограждающих конструкций, полов, кровли, перегородок и инженерных систем. Временные — полезные нагрузки перекрытий по назначению помещений, снег, ветер, температурные воздействия, нагрузки от мостовых и подвесных кранов, тормозные силы. Особые воздействия вводят по заданию: сейсмика, аварийное отключение элемента, технологический взрыв, пожар в объёме, предусмотренном нормами. Сочетания формируют по СП 20.

Численный расчёт выполняют в LIRA и SCAD. Для регулярных каркасов применяют стержневые и оболочечные конечные элементы, для плит и стен — пластинчатые, для сложных узлов — локальные модели. Жёсткости железобетонных элементов задают с учётом ползучести и трещинообразования в той мере, в какой это требует задача; для стали учитывают расчётные длины, закрепления сжатых поясов, раскрепление связей.

Проектировочный расчёт стали по СП 16 включает подбор прокатных и составных сечений по прочности, устойчивости и предельной гибкости, проверку прогибов, расчёт поясных и стыковых соединений, опорных узлов, базы колонны, ферменных фасонок. Поверочный расчёт существующего металла вводит фактическую марку, остаточную толщину, искривления, состояние болтов и швов.

Проектировочный расчёт железобетона по СП 63 включает подбор продольной и поперечной арматуры, проверку прочности нормальных и наклонных сечений, местных сжатий, продавливания, расчёт по раскрытию трещин и прогибам, проверку анкеровки и длины нахлёста. Для предварительно напряжённых элементов учитывают потери предварительного напряжения. Поверочный расчёт существующего железобетона опирается на фактический класс бетона, схему арматуры, защитный слой и коррозионные потери.

Аналитическую проверку применяют к ключевым элементам: наиболее нагруженная колонна, ригель главного пролёта, ферма покрытия, плита в зоне продавливания, база стальной колонны. Если программный и ручной результаты расходятся сверх допустимого инженерного допуска, модель пересматривают до устранения причины.

Этапы

Состав фиксируют в задании: стадия П или Р, перечень конструкций, программный комплекс, необходимость динамического расчёта, состав приложений к записке.

1. Сбор исходных данных. Получают архитектурные решения, технологическое задание, результаты инженерных изысканий, требования по нагрузкам оборудования, ограничения по прогибам и габаритам. Для существующих конструкций добавляют обследование и обмеры.

1. Назначение расчётной схемы и класса ответственности. Определяют конструктивный тип, связи, диафрагмы, условия опирания на фундаменты, расчётные длины. Согласуют предпосылки с главным конструктором объекта.

1. Сбор нагрузок и построение модели в LIRA или SCAD. Задают геометрию, жёсткости, нагрузки, сочетания. Выполняют статический расчёт, при необходимости — динамический и проверку устойчивости системы.

1. Подбор и проверка сечений. Для стали подбирают профили и узлы по СП 16, для железобетона — арматуру и толщины по СП 63. Оптимизируют расход металла и арматуры без снижения требуемой надёжности.

1. Оформление расчётно-пояснительной записки. Приводят схемы, таблицы усилий, подобранные сечения, ведомости проверок, указания для чертежей КМ и КЖ. Проходят внутреннюю проверку равновесия и полноты сочетаний.

Когда нужно

Расчёт металлических и железобетонных конструкций нужен на стадии проектной и рабочей документации нового строительства, при реконструкции с изменением каркаса, при выпуске разделов КМ и КЖ, при прохождении государственной или негосударственной экспертизы.

Его назначают при смене технологии производства, установке кран-балок и мостовых кранов, увеличении снеговой нагрузки из-за изменения профиля кровли, появлении снеговых мешков, устройстве антресолей и технологических площадок, замене стенового ограждения на более тяжёлое, устройстве отверстий в плитах и стенках балок. Для существующих зданий расчёт нужен, если металл или железобетон имеют коррозию, деформации, трещины, либо если требуется подтвердить возможность сохранения каркаса при надстройке.

Расчёт заказывают и как независимую проверку чужой документации: экспертиза модели, нагрузок и подобранных сечений до передачи на площадку. Отдельно востребован расчёт узлов — базы колонн, ферменные опирания, закладные детали, стыки колонн, зоны продавливания — когда «каркас в целом проходит», а локальный узел остаётся слабым звеном.

Для производственных зданий в модель отдельно вводят крановые нагрузки, температурные воздействия от цехового режима, площадки обслуживания и локальные передачи веса оборудования на балки и плиты. Для многоэтажных гражданских зданий проверяют ядро жёсткости, диски перекрытий и вертикальные элементы на ветровые сочетания, а также зоны продавливания у колонн и стен. Большепролётные покрытия требуют проверки общей устойчивости сжатых поясов и раскрепления связей до того, как будет принята марка проката.

Не выполняют расчёт «по эскизу без нагрузок». Если технологическое задание не задаёт веса оборудования и схему его передачи, сначала фиксируют допущения и согласуют их с заказчиком; иначе записка не пригодна для экспертизы.

Результат

Выдача: расчётно-пояснительная записка с моделью, таблицами проверок и исходными данными для чертежей КМ и КЖ.

В записке указывают нормативные документы, класс ответственности, расчётную схему, перечень нагрузок и сочетаний, характеристики стали и бетона, результаты статического и, при наличии, динамического расчёта, подобранные сечения проката, схемы армирования основных элементов, проверки по СП 16 и СП 63, узловые усилия для конструирования, ограничения по прогибам. Прикладывают экспорт расчётной схемы и, по заданию, файлы модели.

Заказчик получает документ, по которому конструктор выпускает чертежи, смета считает металл и арматуру, экспертиза проверяет обоснованность решений. Если расчёт выполнен для существующего каркаса, в выводах отдельно указывают элементы, которые проходят, и элементы, требующие усиления.

Расчёт металлических и железобетонных конструкций в Москве и России — компания «Гис Саинс»

Компания «Гис Саинс» выполняет расчёты стальных и железобетонных конструкций из московского офиса для объектов по Российской Федерации. Модели строят в LIRA и SCAD, ключевые элементы проверяют аналитически. Для реконструкции расчёт опирают на обмеры, неразрушающий контроль и поверочную оценку фактического состояния.

Смешанные каркасы считают совместно, чтобы усилия в зоне сопряжения металла и железобетона были согласованы. Записку готовят в формате, пригодном для экспертизы и передачи в отдел конструктивных решений. При необходимости тот же контур продолжает расчёт усиления дефицитных элементов.

Преимущества

• Расчёт стали и железобетона в одной постановке, включая смешанные каркасы.
• Проектировочный и поверочный контуры по СП 16 и СП 63.
• Модели LIRA и SCAD с ручной проверкой ответственных сечений.
• Сбор нагрузок и сочетаний по СП 20, надёжность по ГОСТ 27751.
• Записка для экспертизы и выпуска КМ/КЖ.
• Связка с обследованием, усилением и работой по объектам России.

Цены: ориентир

Стоимость зависит от объёма каркаса, числа марок элементов, стадии документации, динамики и особых воздействий, полноты архитектурного и технологического задания, срочности. Чертежи КМ и КЖ, если они не входят в задание, оценивают отдельно.

Вид работ	Ед.	Ориентир
Расчёт отдельного стального или железобетонного элемента	1 конструкция	от 25 000 руб.
Расчёт каркаса / раздела конструктивных решений	1 задача	от 50 000–60 000 руб.
Расчёт металлоконструкций с комплектом КМ, рынок	1 т	от 15 000 руб.
Проектирование ЖБ (раздел КЖ), рынок	1 объект	от 40 000–50 000 руб.
Раздел КЖ, рынок	1 м²	от 750 руб.
Срок расчёта каркаса средней сложности, рынок	1 задача	14–21 р.д.

По открытым прайсам Москвы расчёт каркаса часто начинается от 50 000–60 000 руб., локальный элемент — от 25 000 руб., проектирование железобетона — от 40 000 руб. Точную цену компания «Гис Саинс» рассчитывает после анализа схемы, нагрузок и требуемого состава записки.