Статический и динамический расчёт каркаса здания

Расчёт каркаса — это построение пространственной модели здания целиком и проверка её на все возможные сочетания нагрузок. В отличие от расчёта отдельного элемента, здесь учитывается совместная работа конструкций: как перераспределяются усилия, как каркас реагирует на несимметричную нагрузку и что происходит при отказе одного элемента. Стоимость — от 90 000 ₽, срок — от двух недель.

Такой расчёт нужен для зданий, где элементы работают не изолированно: многоэтажные монолитные каркасы, здания сложной формы, объекты с большими пролётами, конструкции в сейсмических районах. Считаем в ЛИРА-САПР и SCAD Office, для отдельных задач применяем ANSYS и LS-DYNA.

Стоимость и что на неё влияет

От 90 000 ₽ — это отправная точка для здания средней сложности с полным набором статических проверок. Итоговая цена зависит от объёма модели и требуемой глубины анализа. Если объект небольшой и элементы работают почти независимо, пространственная модель может быть избыточна — тогда дешевле обойдётся расчёт отдельных элементов.

• Количество элементов в модели — этажность, число колонн, пролётов, диафрагм жёсткости.
• Число расчётных сочетаний — чем больше видов нагрузок, тем больше комбинаций нужно проверить.
• Динамика — расчёт на пульсацию ветра, сейсмику или вибрацию от оборудования добавляет отдельный блок работы.
• Нелинейный расчёт — учёт трещинообразования, физической и геометрической нелинейности, расчёт на прогрессирующее обрушение.
• Совместный расчёт с основанием — модель «здание плюс грунт» точнее, но требует данных геологии.

Что входит в расчёт

Когда нужен расчёт всего каркаса

• Многоэтажное здание. Начиная с трёх-четырёх этажей совместная работа элементов становится определяющей.
• Здание проходит экспертизу. Расчётная записка с моделью — обязательная часть комплекта.
• Сложная или несимметричная форма. Перепады высот, консоли, здания сложной формы в плане.
• Большие пролёты без промежуточных опор. Спортзалы, склады, торговые залы.
• Сейсмический район. Требуется динамический расчёт по СП 14.13330.
• Реконструкция с изменением схемы. Убирают колонну или стену — нужно проверить, как перераспределятся усилия по всему зданию.
• Оборудование с вибрацией. Нужен расчёт на динамическое воздействие и проверка по частотам.

Почему модель не заменяет инженера

Расчётный комплекс считает ровно ту модель, которую в него заложили. Если опирание задано жёстким там, где в реальности шарнир, программа выдаст красивые эпюры — и они будут неверными. Самая частая проблема в расчётах каркасов не в вычислениях, а в исходных допущениях.

Поэтому мы всегда проверяем результат на адекватность: сравниваем усилия с простыми ручными оценками, смотрим на характер деформаций, контролируем суммарные реакции опор против собранного веса здания. Если модель показывает то, чего не может быть по физике, ищем ошибку в модели, а не подгоняем результат.

Пространственная модель ценна не тем, что даёт много цифр, а тем, что показывает, как здание работает целиком. Но проверять эти цифры всё равно приходится головой, а не программой.

Частые вопросы

В каких программах вы считаете каркасы?

Основные — ЛИРА-САПР и SCAD Office. Для специальных задач применяем ANSYS и LS-DYNA: расчёты на особые воздействия, нелинейную динамику, прогрессирующее обрушение.

Чем расчёт каркаса отличается от расчёта отдельного элемента?

Отдельный элемент считается изолированно, с заданными опорными условиями. В расчёте каркаса конструкции работают совместно: усилия перераспределяются, учитывается пространственная жёсткость. Для простой балки это избыточно, для многоэтажного здания — необходимо.

Нужен ли расчёт каркаса для частного дома?

Как правило нет: для двухэтажного дома достаточно расчёта отдельных элементов в составе раздела КЖ. Пространственная модель оправдана при сложной форме, больших пролётах или необычной конструктивной схеме.

Делаете ли вы расчёт на прогрессирующее обрушение?

Да. Это отдельный вид расчёта: проверяется, не приведёт ли отказ одного несущего элемента к обрушению значительной части здания. Требуется для ряда объектов повышенного уровня ответственности.

Можно ли заказать только расчёт, без чертежей?

Да. Многие обращаются именно за расчётом и расчётной запиской, когда чертежи разрабатывает другая организация. Мы передаём модель, результаты и подобранные сечения.

Мнение эксперта

Нормативная база

Расчёт каркасов ведётся по СП 20.13330 «Нагрузки и воздействия», СП 63.13330 «Бетонные и железобетонные конструкции», СП 16.13330 «Стальные конструкции», СП 22.13330 «Основания зданий и сооружений». Для сейсмических районов — СП 14.13330 «Строительство в сейсмических районах». Ветровой и снеговой районы — по СП 131.13330. Общие требования надёжности — ГОСТ 27751-2014 и Федеральный закон № 384-ФЗ «Технический регламент о безопасности зданий и сооружений». Оформление документации — ГОСТ Р 21.101 «Основные требования к проектной и рабочей документации».

Смежные услуги

• Раздел КЖ — чертежи железобетонных конструкций по результатам расчёта.
• Раздел КМ — чертежи стального каркаса.
• Поверочный расчёт — проверка существующего здания, а не проектирование нового.
• 3D-модель здания — информационная модель для координации разделов.