Расчет каркасно-панельного дома в APM Civil Engineering

Каркасно-панельный домКаркасно-панельный жилой дом

Компнией НТЦ «АПМ» проведен прочностной расчет 3-х этажного 2-х подъездного каркасно-панельного жилого дома при действии основного сочетания нагрузок.

Геометрические размеры здания в плане: длина 35 690 мм, ширина 13 240 мм.

Основная часть здания (стены и перекрытия) представляет собой деревянный каркас. Стойки наружных и внутренних стен выполнены из дерева. Стойки лестниц выполнены из стальных труб. Внешние стены облицованы керамогранитной плиткой.

Расчет проводился в программном продукте APM CivilEngineering.

Расчетная модель

Модель домаМодель конструкции здания строилась в соответствии с техническим заданием.

Конструкция здания моделировалась с помощью стержневых и оболочечных конечных элементов.

Связи в модели здания центральные, т.е. связь осуществляется через центры тяжестей сечений соответствующих элементов.

В модели присутствуют как жесткие связи, так и шарнирные с одной вращательной степенью свободы.

Связи в основании (опоры) имеют три вращательные степени свободы относительно соответствующих осей глобальной системы координат.

Расчетные значения нагрузок задавались в соответствии с техническим заданием.

Перечень расчетных нагрузок:

1) Собственный вес (собственный вес конструкции, вес покрытий, нагрузка от веса лестничного марша).

В связи с тем, что стеновые панели, панели перекрытий, чердака моделировались одинарной плитой, собственный вес учитывался увеличением их плотности до эквивалентной.

Расчетные нагрузки2) Полезная нагрузка на перекрытия

  • Распределенная нормативная нагрузка на плиты перекрытий 1500 Н/кв.м.
  • Распределенная нормативная нагрузка на перекрытия коридоров и лестничный марш 3000 Н/кв.м.
  • Распределенная нормативная нагрузка на чердачное перекрытие 700 Н/кв.м.
  • Распределенная нормативная нагрузка на балкон 2000 Н/кв.м.

3) Снеговая нагрузка по СНиП 2.01.07-85*

4) Ветровая нагрузка по СНиП 2.01.07-85*

 

Проведение расчета

Статический расчет напряженно-деформированного состояния и расчет устойчивости проводился в геометрически и физически линейной постановке с помощью метода конечных элементов в модуле APM Structure3D.

Было выполнено 5 статических расчетов конструкции здания на основные сочетания нагрузок. Получены карты напряженного и деформированного состояния конструкции при соответствующих вариантах нагружения.

Из анализа результатов напряженного состояния каркаса крыши, каркаса здания и перекрытий видно, что наибольшие эквивалентные напряжения по Мизесу возникают в элементах верхнего пояса стропильных ферм, и не превышает расчетное сопротивление. Это позволяет сделать вывод о том, что условие прочности выполняется.

Максимальные суммарные перемещения элементах здания не превышают допускаемые, что удовлетворяет условию жесткости.
Отдельно приведен расчет цокольного перекрытия. Для модели перекрытия эквивалентные напряжения по Мизесу не превышают допускаемые, что удовлетворяет условию прочности.

Максимальные суммарные перемещения не превышают нормативные., что удовлетворяет условию жесткости.
Так же проведен анализ прочности и жесткости конструкции лестницы.

Коэффициент запаса устойчивости конструкции здания равен 3, следовательно, условие устойчивости удовлетворяется.

Коэффициент предельной гибкости в плоскости XOZ для стоек каркаса стеновых панелей и балок перекрытия превышает 1. Это связано с тем, что при расчете не учитывается влияние жесткости обшивок OSB-3, выполненных с обоих сторон стеновых панелей и перекрытий. Остальные коэффициенты использования по приведенным выше критериям прочности и устойчивости не превышают 1, следовательно, можно сделать вывод о том, что условия несущей способности для них выполняются.

 

Карта распределения напряжений в конструкции крышиКарта распределения эквивалентных напряжений по Мизесу в стеновых элементах каркасаКарта распределения суммарных перемещений в элементах перекрытияКарта эквивалентных напряжений по Мизесу в цокольном перекрытииКарта эквивалентных напряжений по Мизесу в лестнице

ИтогиИтоги выполненного проекта

Анализ конструкции показал, что прочность каркасно-панельного жилого дома обеспечена.

Проведенная работа показала применимость программного комплекса APM Civil Engineering для решения задач прочностного анализа деревянных конструкций.

Продукты