Расчет трехэтажного жилого дома в APM Civil Engineering
Дом по технологии «ЭКОПАН»
Компанией НТЦ «АПМ» проведен прочностной расчет 4-х подъездного трехэтажного жилого дома по технологии «ЭКОПАН» на основное сочетание нагрузок.
Основная часть здания (стены и перекрытия) представляет собой каркас из сэндвич панелей с обшивкой брусом из сосны. Лестничные клетки выполнены из кирпичной кладки в 2 этажа, фундамент и техническое подполье – из железобетона.
Место строительства: г. Боровичи Новгородской области.
Расчет проводился в соответствии с действующими нормативными документами:
- СП 20.13330.2011 Нагрузки и воздействия.
- СП 64.13330.2011 Деревянные конструкции.
Расчет проводился в программном продукте APM CivilEngineering.
Расчетная модель
Модель конструкции здания создана в соответствии техническим заданием.
Все связи между элементами конструкции жесткие. Связи в модели конструкции - центральные, т.е. связь осуществляется через центры тяжестей сечений соответствующих элементов.
Связи в основании (опоры) имеют три вращательные степени свободы относительно соответствующих осей глобальной системы координат. Жесткость упругого основания по вертикальной оси Z зависит от коэффициентов постели. Коэффициенты постели определялись для заданной модели грунта в каждом узле основания в зависимости от действующей на конечный элемент нагрузки и площади элемента. Значение коэффициентов постели для каждого узла определялись по результатам статического расчета.
Расчетные значения нагрузок задавались в соответствии с техническим заданием.
Загружение конструкции осуществляется несколькими типами нагрузок:
1. Постоянная (собственный вес конструкции с коэффициентом 1,3 (30% перегрузки), вес покрытий, нагрузка от веса лестничного марша, давление грунта). В связи с тем, что стеновые панели и панели перекрытий и крыши моделировались одинарной, собственный вес учитывался увеличением их плотности.
- Вес покрытия кровли – равномерно распределенная нагрузка 80 Н/кв.м.
- Вес покрытия пола – равномерно распределенная нагрузка 250 Н/кв.м.
- Нагрузка от веса лестничного марша (2,5 т.), приведенная к узлам кирпичной кладки.
- Давление грунта на стену
2. Полезная
- Распределенная нормативная нагрузка на плиты перекрытий 1500 Н/кв.м.
- Распределенная нормативная нагрузка на лестничный марш 3000 Н/кв.м., приведенная к узлам кирпичной кладки – сила 13500 Н, момент 880 Н/м.
3. Снеговая по СНиП 2.01.07-85*.
4. Ветровая по СНиП 2.01.07-85*.
Основные характеристики грунта предоставлены заказчиком.
Фундаменты представляют собой балки прямоугольного сечения, установленные на упругом основании.
Проведение расчета
Из анализа результатов напряженного состояния деревянного каркаса здания в результате действия наиболее опасной комбинации загружений видно, что наибольшие эквивалентные напряжения по Мизесу возникают в стержневых элементах крыши и перекрытий. При этом напряжения во всех оболочечных элементах и стержневых элементах стен не превышает допускаемые. Это позволяет сделать вывод о том, что условие прочности каркаса из сэндвич панелей с обшивкой брусом выполняется с коэффициентом запаса 1,5.
Максимальные суммарные перемещения от действия наихудшего сочетания нагрузок возникают в панелях крыши и не превышают допускаемые.
Коэффициент запаса устойчивости конструкции = 2.22.
Коэффициенты использования арматуры меньше 1. Можно сделать вывод о том, что применяемое армирование обеспечивает прочность по первой и второй группам предельных состояний.
Итоги выполненного проекта
По результатам расчета прочность каркаса здания из сэндвич панелей (конструкций стеновых панелей, перекрытий и крыши) обеспечена.
Максимальные эквивалентные напряжения и перемещения от действия наихудшего сочетания нагрузок составляют не превышают допускаемые.
Коэффициент запаса общей устойчивости каркаса здания из сэндвич панелей равен 2,22.
Коэффициенты использования арматуры в стенах технического подполья и коэффициенты использования для каменной кладки меньше 1. Армирование каменных элементов не требуется.
Проведенная работа показала применимость программного комплекса APM Civil Engineering для решения сложных задач прочностного анализа деревянных конструкций.