Проектирование и расчет деревянных конструкций
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.
Расчет деревянной фермы для крыши
Треугольные деревянные фермы простой конструкции можно увидеть на изображениях старорусских жилищ. Эта несущая конструкция отвечает за скат крыши и его поддержание. Шли годы, с появлением более точных измерительных приборов и способов обработки дерева конструкция фермы начала преображаться. Уже в 18 веке при строительстве зодчие использовали специальные расчеты, которые позволяли не только создать ровную и пропорциональную ферму, но и правильно распределить нагрузку. Современные строительные материалы и станки позволяют с точностью до миллиметра изготовить детали будущей треугольной фермы. При самостоятельном строительстве необходимо правильно рассчитать все основные углы и детали. Для таких подсчетов предназначен специальный строительный калькулятор, который после проведенных автоматических расчетов выдаст вам не только общий чертеж фермы в масштабе, но и чертежи всех необходимых деревянных стоек с размерами и количеством в штуках.
Как правильно использовать калькулятор
Чтобы правильно использовать калькулятор, необходимо заранее просчитать длину и высоту будущей фермы. Угол скоса крыши играет немаловажную роль при строительстве фермы. Стоит отметить, что некоторые пользователи измеряют высоту навскидку, и тем самым совершают ошибку.
Для точного расчета калькулятор имеет несколько полей:
1. Масштаб чертежа
Масштаб важен для вывода конечного чертежа. Именно это поле отвечает за то, в каком масштабе готовый чертеж предстанет перед пользователем.
2. Длина и высота фермы
Как и большинство программ для проектирования, калькулятор использует в одной плоскости только две координаты. В данном случае, нам необходимо указать координаты Х и Y. Стоит отметить, что за начало координат берется точка 0, следовательно, необходимо указать максимальную высоту и полную длину будущего сооружения.
3. Ширина и толщина бруса
В этой строчке указывается тип материала, из которого будет выполнена ферма. Указывается ширина и толщина бруса в мм.
4. Количество стоек
В этом пункте требуется указать количество опор, которые будут равномерно расположены по всей длине фермы. Основной функцией подпорок является рассредоточение нагрузки, которая возникает под действием различных сил на крышу. Как правило, для многоэтажных строений и строений, которые заведомо будут постоянно подвергаться нагрузке, эту цифру рассчитывают профессионалы, однако даже для четырехэтажного этажного дома лучшим расположением опоры будет одна опора через каждый метр.
После ввода данных необходимо нажать кнопку «Рассчитать», и, если вам необходим чертеж, поставить галочку в соответствующем пункте. Чертеж можно распечатать или же сохранить в различных форматах.
Похожие записи
Статьи — Steelcap
Если вы решили собрать стропильную систему своего дома с помощью готовых деревянных ферм, вам понадобится расчет прочности этих деревянных конструкций. Хорошо, если удастся найти в сети готовую конструкцию, которая подойдет вам по размерам и нагрузкам. Но подобрать подходящий на 100% вариант – нереальная задача. И тогда вы начинаете искать способ расчета прочности вашей деревянной фермы.
Вариант «изучить курс «Сопротивления материалов» за полгода» вряд ли вас привлечет. Значит, остается искать компьютерную программу, которая сможет сделать все необходимые расчеты. Но стоит признать , что при всем многообразии программного обеспечения, удобного «софта» для расчета прочности конструкций из дерева не так много. Разберем три наиболее популярных (на конец 2017 года) программы.
Mitek 2020 (она же Mitek 20/20, MII2020, Mitek 20-20)
Программа от известного американского производителя МЗП обладает широким функционалом: от подбора нужной гвоздевой платины до модуля управления производством. Возможно даже автоматизированное создание управляющих программ для пильных станков с ЧПУ-управлением. Однако, для частного лица или небольшой компании такие возможности программы избыточны.
К этому добавляются и другие минусы:
• Приобрести программу официально очень сложно и дорого.
• Интерфейс на английском языке.
• Получить ответ или консультацию от разработчиков нереально, штаб-квартира компании находится в Майами (штат Флорида, США)
• Уроков работы в Mitek 2020 в YouTube мало и большинство из них – на английском языке.
Онлайн расчет деревянных ферм
Прямая противоположность Mitek – онлайн-программы от отечественных разработчиков. Все они на русском языке и с простым понятным интерфейсом. Чтобы ими пользоваться, не нужно ставить программу на компьютер, достаточно выхода в интернет. Как правило, они совершенно бесплатны. Часто можно пообщаться с разработчиком напрямую и попросить добавить в программу нужный вам функционал или просто попросить помощи с сложный расчетах. Хороший пример такого варианта — http://hds-beta.ada-ru.org/truss/ . Разработчик этой программы даже создал на популярном у самостройщиков форуме ветку (www.forumhouse.ru/threads/424675/) для обсуждения своего детища и постепенно добавляет функционал своей программе.Однако, подобная «бесплатность» имеет и обратную сторону. Так как создатель программы работает на добровольных началах и в свободное время, новые функции появляются реже, чем хотелось бы. К примеру, на данный момент можно рассчитать деревянную ферму с фанерными накладками. А с МЗП пока нет.
APM Civil Engineering
Не хотелось бы пользоваться избитыми «штампами», но, учитывая вышеизложенное, термин «золотая середина» подходит к программе APM Civil Engineering как нельзя лучше. Судите сами. Разработчик – российская компания НТЦ «АПМ». Они всегда готовы ответить на ваши вопросы буквально по телефону или по электронной почте. Если у вашей компании появилась какая-то специфическая задача, то специально для вас в программу добавят нужный вас функционал. И вы получите его при следующем обновлении.Сама программа – на русском языке с понятным нашему человеку интерфейсом. Может рассчитать прочность как кровельной системы, так и стен и даже фундаментов. Экспортирует и импортирует файлы из распространённых CAD-систем (AutoCAD, КОМПАС и др.). Результаты расчетов деревянных ферм выдает в виде комплекта чертежей для раскроя пиломатериала и списка МЗП. Что еще нужно для удобного использования?
Да, в отличие от онлайн-аналогов программа не бесплатна. Но частному строителю, который строит свой дом, достаточно скачать с сайта разработчика «пробную» версию, которая сохраняет свой функционал в течение месяца. За это время можно произвести расчеты прочности самой сложной крыши. А для небольших строительный фирм есть специальное предложение со сниженной стоимостью – APM Wood, которого более чем достаточно для расчетов малоэтажных домов.
В заключение хочется предостеречь вас от скачивания «пиратских» и «ломанных» версий вышеуказанных платных программ. Да, их можно найти в сети и скачать с торрентов. Но гарантий правильности расчетов такой программы никто вам не даст. К тому же велик риск нарваться на инфицированную компьютерным вирусом версию.
Копирование и размещение на сторонних ресурсах любой медийной информации (текст, фото, звук), представленной в данном материале, разрешено только с указанием активных ссылок на наш источник http://steelcap.ru/| 21.09.2018 | Расчет на растяжение-сжатие (Excel) | 11 | Bunt |
| 30.03.2019 | ProjectSteel v2.4.2 | 29 | kopekopa |
| 27.06.2018 | Равнодействующая сила давления грунта | 16 | kostia |
| 16.06.2018 | расчет стоимости электроэнергии | 3 | kostia |
| 13.06.2018 | интерполяция | 2 | kostia |
| 07.05.2018 | Калькулятор для расчета КЕО Excel | 1 | |
| 12.01.2019 | Калькуляторы для СОУЭ | 0 | Mikrot |
| 21.09.2018 | Сбор нагрузки на прогоны (Excel) | 9 | Bunt |
| 18.03.2018 | Live Beam Calculator 0.5b stabel | 23 | VoVoRoNaLe |
| 01.03.2018 | Нагрузки на сваи в ростверке_v1.2 | 9 | Shakaluka |
| 06.03.2018 | Усилия в сваях при общем ростверке | 5 | toca_mc |
| 11.01.2018 | Расчёт машино-мест для инвалидов | 1 | Адаптация |
| 12.01.2019 | Расчет однопролетных балок, стоек и геометричеких характеристик типовых сечений | 1 | Constr_of_building |
| 28.11.2019 | Расчет снеговой нагрузки по СП 20.13330.2016 схема Б.8 изм. №1,2 (Excel) | 29 | Bunt |
| 29.10.2017 | Таблица 7.3 | 8 | Mozgunov |
| 29.10.2017 | Таблица 7.2 | 3 | Mozgunov |
| 02.10.2019 | Подбор дешевой перемычки v5.3 pro EXCEL 2010 и выше | 7 | Евгений Грызунов |
| 27.03.2018 | Расчет снеговой нагрузки по СП 20.13330.2011 схема Г.8 (Excel) | 25 | Bunt |
| 26.09.2017 | Балки | 5 | Griha_ |
| 29.08.2017 | Строительная климатология СП 131.13330.2015 на одной странице | 40 | keber |
| 03.07.2017 | Расчет веса арматурных сеток (доработанная версия) | 3 | |
| 12.01.2019 | Live Beam Calculator | 12 | VoVoRoNaLe |
| 10.06.2017 | Расчёт осадки фундамента с помощью определённой функции на Бейсике (OOo Calc, Excel) | 4 | SetQ |
| 12.01.2019 | Калькулятор усилий в стержнях и узлах фермы пролетом 12 метров | 11 | keber |
| 09.05.2017 | Приложение «Расчёт теплоизоляции» | 3 | dj alex |
| 16.04.2019 | Расчет предела огнестойкости стальных строительных конструкций | 8 | rx3.fireproof |
| 23.04.2017 | Расчет основания фундаментов мелкого заложения DesCon 3.0.60 | 4 | YVV |
| 19.04.2017 | Определение напряжений под подошвой прямоугольного фундамента, частично соприкасающегося с грунтом | 0 | Lavrstone |
| 12.01.2019 | Программа для расчета объема землянных работ | 4 | МиМиМи |
| 27.07.2018 | Калькулятор для проверки узлов ферм из ЗГСП (Excel) по СП 294 | 7 | chon |