Проектирование и расчет деревянных конструкций

Расчет деревянных конструкций в APMДеревянные конструкции

Широкое распространение в строительной практике, в том числе при проектировании и возведении уникальных зданий и сооружений, получили деревянные конструкции. Как строительный материал, дерево оправдывает своё использование, позволяя инженерам создавать надёжные и долговечные пространственные конструкции, описывая самые разнообразные архитектурные формы.

Подобно проектированию стальных и железобетонных конструкций, расчёт деревянных конструкций требует определённых профессиональных навыков, необходимых для принятия решений, обеспечивающих прочность, жёсткость и устойчивость зданий и сооружений. Кроме того, для выполнения соответствующих расчётов необходима программная реализация, которая позволила бы инженеру осуществить подбор сечений, проверку конструктивных узлов пространственных моделей различной геометрической конфигурации.

Построение расчётных моделей зданий и сооружений с деревянным каркасом, как правило, ограничивается использованием стержневых элементов и пластин (оболочек) для анализа напряжённо-деформированного состояния. Кроме того, выполнение проекта требует расчёта прочности всех соединений конструкции. Очевидно, что для эффективного выполнения подобных расчётов процесс проектирования должен быть автоматизирован.

Программа APM Civil Engineering позволяет выполнить расчет деревянных конструкций и узлов соединений элементов в соответствии с действующими нормативными документами по I и II группе предельных состояний.

Особенности расчёта деревянных конструкций

Функциональные возможности программы APM Civil Engineering позволяют инженеру выполнить расчёты деревянных конструкций, которые, как и в случае со стальными и железобетонными конструкциями, можно разделить на два типа: проектировочный и проверочный.

Проектировочный расчёт предполагает подбор поперечных сечений деревянных элементов, удовлетворяющих требованиям прочности, жесткости и устойчивости в соответствии с заданными внешними силовыми воздействиями. Проверочный расчёт, являясь обратной задачей, позволяет инженеру сформировать заключение о пригодности к использованию поперечных сечений и надёжности узлов соединения элементов деревянных конструкций.

Реализованные в программе APM Civil Engineering способы работы с конструктивными элементами позволяют выполнять проверку деревянных элементов как на этапе проектирования, так и при выполнении проверки существующих зданий и сооружений.

Проектирование деревянных конструкций в APM Civil Engineering является последовательным процессом, на первом этапе которого, инженеру необходимо выполнить построение расчётной модели конструкции, с заданными условиями примыкания элементов друг к другу. Следующий этап проектирования требует выполнения статического расчёта и анализа напряжённо-деформированного состояния рассматриваемого объекта. Последующим этапом является использование встроенного в APM Civil Engineering функционала работы с деревянными конструктивными элементами. На основании полученных внутренних силовых факторов после выполнения статического расчёта, осуществляется подбор или проверка поперечных сечений деревянных конструкций в соответствии с требованиями действующих нормативных документов. В качестве результатов расчёта пользователь имеет возможность оценить распределение коэффициентов использования поперечных сечений деревянных элементов и при необходимости принять решение об оптимизации и унификации рассматриваемой конструкции, удовлетворяя предъявляемым критериям прочности, жёсткости и устойчивости.

Расчёт поперечных сечений и проверка их соответствии необходимым критериям не является конечной задачей проектировщика. Разработка проекта, как правило, должна сопровождаться конструированием узлов соединения деревянных конструкций на основании результатов выполненного расчёта.

Ограниченная область применения деревянных конструкций в пролетах, превышающих стандартные размеры пиломатериалов, привело к широкому распространению ферменных конструкций и конструкций из клееной древесины, а также комбинированных конструкций (металлодеревянных фермы, балок).

Модуль APM Wood, входящий в состав программы APM Civil Engineering, позволяет в автоматическом режиме выполнить расчёт узловых соединений деревянных конструкций. В качестве узлов рассматриваются соединения на металлических зубчатых пластинах (МЗП). Программа позволяет сформировать модель рассчитываемой конструкции произвольной плоской конфигурации, задать кинематические и силовые граничные условия соответственно в виде опор и действующих внешних нагрузок.

По результатам выполнения расчёта программа APM Wood в автоматическом режиме подбирает требуемые геометрические размеры МЗП и выполняет их расстановку на схеме. Перед выполнением расчёта по подбору размеров МЗП пользователь имеет возможность задать необходимые параметры соединений. Модель деревянных конструкций в APM Wood учитывает подрезку поперечных сечений элементов при их примыкании друг к другу, поэтому по результатам расчётов удаётся получить данные, готовые к использованию для формирования графической документации.

Отметим, что выполнение вышеуказанных расчётов требует удобной программной реализации статических расчётов деревянных конструкций от действия внешних нагрузок при их расчётных сочетаниях в соответствии с требованиями действующих нормативных документов.

Расчётное сочетание нагрузок (РСН) в APM Civil Engineering представляет собой функционал, в котором пользователь либо самостоятельно, либо используя процедуру автоматического вычисления, может задать все возможные комбинации внешних нагрузок, на которые должна быть рассчитана рассматриваемая конструкция.

Функциональные возможности РСН в APM Civil Engineering позволяют сгруппировать типы внешних воздействий на здание или сооружение в зависимости от их классификации, изложенной в действующих нормативных документах, а также задать правила формирования РСН, если имеются знакопеременные, взаимоисключающие или сопутствующие воздействия. Каждой из заданных нагрузок в автоматическом режиме присваиваются коэффициенты надёжности по нагрузке и коэффициенты сочетания и затем по результатам вычислений, в APM Civil Engineering имеется возможность графического вывода результатов расчёта РСН (включая перемещения по всем направлениям). Графический вывод представляет собой стандартную карту результатов, в которой отображается интересуемый силовой фактор в каждом из конечных элементов.

Возможности APM Civil Engineering в части выполнения расчётов строительных конструкций позволяют в автоматическом режиме осуществлять задание ветровых нагрузок, включая пульсацию, сейсмических нагрузок. Средняя составляющая основной ветровой нагрузки рассчитывается автоматически в зависимости от применяемых пользователем настроек программы, которые включают задание типа местности, ветрового района и иной информации, предусмотренной действующими нормативными документами для выполнения расчётов, и задаётся переменной по высоте к выделенным элементам объекта. Аналогичным образом осуществляется задание сейсмической нагрузки, которая может быть учтена с помощью заданных пользователем спектров ответа или в соответствии с методикой, изложенной в нормативных документах.

APM Civil EngineeringAPM Civil Engineering

Программа APM Civil Engineering предоставляет инженерам широкие возможности по проектированию деревянных зданий и сооружений на заданные внешние воздействия и позволяет выполнить расчёты по подбору и проверке поперечных сечений элементов, а также выполнить дополнительные расчёты узловых соединений на металлических зубчатых пластинах с подбором требуемых параметров, отвечающих требованиям надёжности и долговечности.

Продукты