Расчёт металлоконструкций — определение геометрических размеров и сечений элементов стального каркаса на основе анализа действующих нагрузок и проверки предельных состояний согласно СП 16.13330.2017. ГК «СтилКонстракшн» выполняет расчёты металлоконструкций для промышленных и гражданских зданий: подбор сечений колонн, балок, ферм, расчёт узловых соединений, проверка прочности, устойчивости, деформативности. Работаем в программных комплексах SCAD Office, LIRA-SAPR, Tekla Structural Designer.
Качественный расчёт — основа безопасной эксплуатации здания и оптимизации металлоёмкости. Недостаточно прочные конструкции несут риск обрушения, избыточно прочные — неоправданный перерасход металла и бюджета на 20-40%. Наши инженеры-конструкторы с опытом реализации 65+ объектов выполняют расчёты с учётом всех нагрузок (постоянные, временные, ветровые, снеговые, крановые), особых воздействий (сейсмика, температурные деформации), требований заказчика к габаритам и унификации элементов.
Виды расчётов металлоконструкций
Объём расчётов зависит от стадии проектирования (эскизный проект, рабочая документация), сложности конструктивной схемы, уровня ответственности здания. Для типовых одноэтажных каркасных зданий достаточно статического расчёта рамы и локальных проверок элементов. Для уникальных объектов (большие пролёты более 36 м, многоэтажные здания, здания в сейсмических районах) требуется динамический расчёт и нелинейный анализ.
Статический расчёт рамы
Основной расчёт для одноэтажных каркасных зданий — определение усилий в элементах поперечной рамы (колонны, стропильные балки или фермы, связи) под действием нормативных нагрузок. Расчётная схема: рама с жёсткими или шарнирными узлами, закреплённая в фундаменте.
Этапы статического расчёта:
- Сбор нагрузок — постоянные (собственный вес каркаса, кровли, стеновых панелей, оборудования), временные длительные (снег, подвесное технологическое оборудование), кратковременные (ветер, крановые нагрузки, монтажные нагрузки). Нагрузки определяем по СП 20.13330.2016.
- Построение расчётной модели — создаём пространственную модель рамы в ПК SCAD: стержни (колонны, балки, связи), пластины (опорные плиты, рёбра жёсткости), жёсткости узлов. Назначаем граничные условия (защемление в фундаменте, связи между рамами).
- Расчёт усилий — программа методом конечных элементов (МКЭ) определяет внутренние усилия в каждом элементе: изгибающие моменты M, поперечные силы Q, продольные силы N. Строим эпюры для визуализации распределения усилий.
- Подбор сечений — для каждого элемента подбираем сечение (двутавр, швеллер, труба, сварное сечение) из условия прочности, устойчивости, деформативности. Программа перебирает варианты из сортамента и выбирает оптимальный (минимальная масса при соблюдении всех проверок).
- Проверка предельных состояний — первая группа (прочность, устойчивость, выносливость при циклических нагрузках), вторая группа (прогибы, перемещения, колебания). Критерий прочности: σ ≤ Ry·γc, где Ry — расчётное сопротивление стали, γc — коэффициент условий работы. Прогибы ограничены нормами: для балок покрытия f ≤ L/200, для подкрановых балок f ≤ L/400.
- Расчёт соединений — проверяем болтовые и сварные соединения на срез, смятие, растяжение болтов, прочность сварных швов. Подбираем количество и диаметр болтов, катет сварного шва.
Результат — спецификация элементов с указанием типа сечения, марки стали, длины, массы. Для производства передаём детализированные чертежи КМД с узлами.
Расчёт узловых соединений
Узлы — наиболее нагруженные и ответственные участки каркаса. Разрушение узла приводит к прогрессирующему обрушению всего здания. Расчёт узлов выполняем отдельно для каждого типа соединения: колонна-фундамент, колонна-балка, балка-балка, элементы ферм.
Проверяем:
- Прочность элементов узла — опорные плиты, рёбра жёсткости, косынки. Напряжения не должны превышать расчётное сопротивление стали.
- Прочность болтовых соединений — срез болтов (один или два среза), смятие металла под болтом, растяжение болтов (для фланцевых соединений). Усилие на один болт: N ≤ Rbs·Ab·γb, где Rbs — расчётное сопротивление срезу, Ab — площадь сечения болта.
- Прочность сварных швов — угловые (фланговые, лобовые, комбинированные) и стыковые швы. Напряжения в шве: τ = N/(kf·lw) ≤ Rwf·γwf, где kf — катет шва, lw — длина, Rwf — расчётное сопротивление.
- Устойчивость стенок балок — тонкие стенки под действием поперечной силы могут потерять устойчивость (выпучивание). Проверка по условной гибкости: λw ≤ λw,lim. При превышении устанавливаем поперечные рёбра жёсткости.
- Местная прочность — концентрация напряжений в зонах приложения сосредоточенных нагрузок (опирание балок, подвеска кранов). Проверяем смятие под опорными рёбрами, срез стенки балки.
Для сложных узлов (например, узел сопряжения колонны, балки покрытия, подкрановой балки и связей) выполняем детальное конечно-элементное моделирование в ANSYS или SIMULIA Abaqus — определяем распределение напряжений, выявляем зоны концентрации, оптимизируем геометрию рёбер и косынок.
Нужен расчёт стоимости? Отправим КП за 2 часа
+7 (499) 350-85-45Программное обеспечение для расчётов
| Программа | Назначение | Преимущества | Применение |
|---|---|---|---|
| SCAD Office | Статический и динамический расчёт | Поддержка российских СП, библиотека сортамента, генерация КМ | Основной ПК для типовых зданий |
| LIRA-SAPR | МКЭ анализ конструкций | Расчёт сейсмики, нелинейный анализ, оптимизация | Сложные объекты, высотные здания |
| Tekla Structural Designer | Расчёт + 3D-моделирование | Интеграция с Tekla Structures, автоматическая генерация КМД | Проекты с BIM-технологиями |
| ANSYS / Abaqus | Детальный МКЭ анализ узлов | Высокая точность, учёт пластичности, контактные задачи | Проверка нестандартных узлов |
| Mathcad / Excel | Проверочные расчёты вручную | Прозрачность расчёта, контроль результатов ПК | Верификация, простые элементы |
Все расчёты выполняем в сертифицированных версиях ПК с актуальными базами нормативных документов. Результаты верифицируем ручными проверочными расчётами для критичных элементов.
Оптимизация металлоёмкости
Задача расчёта — не только обеспечить прочность, но и минимизировать расход металла. Оптимизация снижает стоимость конструкций на 15-25% без ущерба несущей способности.
Методы оптимизации:
- Выбор рациональной конструктивной схемы — для пролётов до 18 м оптимальны балочные прогоны, для 18-30 м — фермы, для более 30 м — арочные фермы или висячие системы. Неразрезные балки (многопролётные) на 20-30% легче разрезных за счёт перераспределения моментов.
- Применение сталей повышенной прочности — замена С245 на С345 снижает массу на 15-20% за счёт уменьшения сечений. Экономически выгодно для колонн высотой более 8 м и балок пролётом более 18 м (разница в цене стали компенсируется экономией массы). Для особо нагруженных элементов применяем С375, 09Г2С.
- Переход на сварные сечения — для балок пролётом более 12 м сварные двутавры из листа экономичнее прокатных за счёт оптимизации соотношения высоты стенки и толщины поясов. Экономия металла 10-15%, но увеличение трудоёмкости изготовления.
- Уменьшение собственного веса каркаса — применение лёгких кровельных материалов (профнастил вместо ж/б плит), лёгких стеновых панелей (сэндвич 80-100 мм) снижает нагрузку на каркас и позволяет уменьшить сечения колонн и балок на 10-15%.
- Унификация элементов — использование одного типоразмера колонн и балок для всего здания упрощает производство и монтаж, снижает вероятность ошибок. Небольшое увеличение массы (5-7%) компенсируется снижением стоимости изготовления.
- Оптимизация шага колонн — для складов оптимален шаг 6-12 м (баланс стоимости колонн и балок покрытия), для производственных цехов с кранами — 6-9 м (ограничение по пролёту подкрановых балок). Увеличение шага с 6 до 12 м снижает количество колонн в 2 раза, но увеличивает массу балок на 30-40%.
Для каждого объекта рассматриваем 2-3 варианта конструктивных решений, сравниваем по критериям металлоёмкости, трудоёмкости изготовления, сроков монтажа. Заказчику предоставляем сравнительную таблицу с рекомендациями.
Нужен расчёт стоимости? Отправим КП за 2 часа
+7 (499) 350-85-45Стоимость расчёта металлоконструкций
| Тип объекта | Площадь, м² | Объём расчётов | Срок, дней | Стоимость, руб |
|---|---|---|---|---|
| Склад, ангар (типовой каркас) | 500-1500 | Расчёт рамы, подбор сечений | 3-5 | от 30 000 |
| Производственный цех без кранов | 1000-3000 | Расчёт рамы, узлы, связи | 5-7 | от 50 000 |
| Цех с мостовым краном | 1000-3000 | Расчёт рамы, подкрановых балок, узлов | 7-10 | от 80 000 |
| Многопролётное здание | 3000-5000 | Расчёт нескольких рам, оптимизация | 10-14 | от 120 000 |
| Уникальный объект (>36 м пролёт, сейсмика) | любая | Динамический расчёт, МКЭ узлов | 14-21 | от 200 000 |
Стоимость включает: разработку расчётной модели, статический расчёт, подбор сечений, проверку предельных состояний, расчёт узлов, пояснительную записку с обоснованием принятых решений. При заказе проектирования КМ/КМД расчёт входит в стоимость проекта.
Преимущества расчёта в ГК СтилКонстракшн
- Опыт 65+ реализованных объектов — наши инженеры выполнили расчёты для складов, производственных цехов, ангаров, автосервисов, торговых комплексов. Знаем типовые ошибки проектирования, методы их предупреждения, оптимальные конструктивные схемы для разных типов зданий.
- Соответствие актуальным нормам — работаем по СП 16.13330.2017 (стальные конструкции), СП 20.13330.2016 (нагрузки и воздействия), СП 131.13330.2020 (строительная климатология), СП 14.13330.2018 (сейсмостойкое строительство). Учитываем региональные климатические условия (снеговой район, ветровой район).
- Интеграция с производством — расчёты выполняют инженеры, которые знают технологические возможности завода: максимальные габариты сварных балок (12 м), доступные марки стали (С245, С255, С345, С375, 09Г2С), типы соединений. Исключаем проектные решения, которые сложно или дорого реализовать в производстве.
- Оптимизация под бюджет заказчика — предлагаем несколько вариантов конструктивных решений с разной металлоёмкостью и стоимостью. Помогаем выбрать баланс между надёжностью, ценой, сроками строительства. Не проектируем «с запасом» — каждый килограмм металла обоснован расчётом.
- Сопровождение на всех этапах — после выдачи расчётов консультируем производство при изготовлении нестандартных узлов, участвуем в шеф-монтаже для контроля правильности сборки, помогаем в прохождении экспертизы проектной документации.
- Быстрые сроки — типовой расчёт одноэтажного здания 1500-2000 м² выполняем за 5-7 дней. Для срочных заказов организуем работу в две смены — срок сокращается до 3-4 дней. КП готовим за 2 часа после получения исходных данных.
Нужен расчёт стоимости? Отправим КП за 2 часа
+7 (499) 350-85-45Этапы заказа расчёта металлоконструкций
- Предоставление исходных данных — вышлите на sale@gk-sc.ru архитектурно-планировочное решение (план здания, разрезы, высоты), технологическое задание (наличие мостового крана, подвесного оборудования, требования к свободному пространству), регион строительства (для определения снеговой и ветровой нагрузки), грунтовые условия (для учёта осадки фундаментов). Если проекта нет — достаточно эскиза с габаритами.
- Техническое задание на расчёт — обсуждаем конструктивную схему (рамный каркас, ферменный, арочный), тип фундаментов (отдельно стоящие, ленточные), требования к унификации элементов, предпочтения по маркам стали. Уточняем, нужны ли только расчёты или полный комплект чертежей КМ/КМД.
- Коммерческое предложение — рассчитываем стоимость расчётов исходя из площади здания, сложности конструктивной схемы, наличия кранового оборудования, требований к оптимизации. Указываем срок выполнения, состав выходных документов. КП готовим за 2 часа. Для консультации звоните +7 (499) 350-85-45.
- Договор и предоплата — заключаем договор на выполнение расчётных работ, заказчик вносит аванс 50%. Для постоянных клиентов возможна работа с отсрочкой платежа.
- Расчёты в ПК — создаём пространственную расчётную модель здания в SCAD Office, назначаем нагрузки, выполняем статический расчёт, подбираем сечения элементов, проверяем предельные состояния. При необходимости рассматриваем 2-3 варианта для выбора оптимального.
- Расчёт узловых соединений — детально рассчитываем все типы узлов: опирание колонн на фундамент, сопряжение колонн с балками, узлы ферм, соединения связей. Подбираем болты (диаметр, количество, класс прочности) и сварные швы (тип, катет).
- Пояснительная записка — оформляем расчётное обоснование с описанием расчётной модели, нагрузок, результатов подбора сечений, проверок прочности и устойчости. Прикладываем эпюры усилий, таблицы проверок, спецификацию элементов. Записка подписывается главным инженером проекта.
- Согласование с заказчиком — высылаем расчёты на проверку, обсуждаем принятые решения, при необходимости вносим корректировки (изменение конструктивной схемы, марки стали, типа соединений). Итоговый вариант утверждаем протоколом.
- Передача результатов — передаём заказчику пояснительную записку (PDF), файлы расчётных моделей (SCAD, LIRA), спецификацию элементов (Excel), эпюры (PDF или DWG). При заказе полного проекта переходим к разработке чертежей КМ/КМД.
Онлайн-расчёт стоимости
Воспользуйтесь нашим онлайн-калькулятором для предварительной оценки стоимости металлоконструкций. Заполните форму — и получите КП от инженера-сметчика в течение 2 часов.
Нужен расчёт стоимости? Отправим КП за 2 часа
+7 (499) 350-85-45Часто задаваемые вопросы
Да, для расчёта металлоконструкций достаточно эскиза с габаритами здания (длина, ширина, высота до низа балок покрытия, шаг колонн), назначения помещения (для определения временных нагрузок), региона строительства (для снеговой и ветровой нагрузки), наличия кранового оборудования (грузоподъёмность, пролёт). На основе этих данных разрабатываем расчётную модель, подбираем сечения, составляем спецификацию металла. Архитектурный проект понадобится позже — на стадии рабочей документации для привязки конструкций к планировке.
Государственная экспертиза проектной документации обязательна для объектов, финансируемых за счёт бюджета, зданий повышенного уровня ответственности (КС-3), уникальных зданий, объектов с массовым пребыванием людей (более 1500 чел). Для частных складов, производственных цехов, ангаров экспертиза не требуется — достаточно внутренней проверки расчётов главным инженером проектной организации и согласования с заказчиком. Если экспертиза нужна, помогаем в подготовке документов и сопровождении в ФАУ «Главгосэкспертиза» (срок 45-60 дней, стоимость 150-250 тыс руб).
Да, выполняем независимую экспертизу (проверку) расчётов сторонних проектировщиков. Проверяем корректность расчётной модели, полноту учёта нагрузок, правильность подбора сечений, соответствие узлов нормам СП 16.13330.2017, оптимальность конструктивных решений. Выявляем ошибки (недостаточная прочность, избыточный запас, нерациональные сечения), даём рекомендации по исправлению. Оформляем заключение с описанием замечаний и предложениями. Стоимость проверки 30-50% от стоимости разработки расчётов с нуля. Срок 3-5 дней.
Для расчёта подкрановых балок требуются: грузоподъёмность крана (тонн), пролёт крана (расстояние между осями подкрановых путей, м), режим работы крана (группа классификации по ГОСТ 25546: 1К-8К, влияет на коэффициент динамичности), тип крана (мостовой, подвесной кран-балка), база крана (расстояние между колёсами тележки, м — для определения местной нагрузки), шаг колонн (определяет пролёт подкрановой балки). По этим данным определяем максимальное давление колеса на рельс, рассчитываем подкрановую балку на прочность, жёсткость (прогиб не более L/400), выносливость (проверка на усталость при циклических нагрузках).
Ветровая нагрузка определяется по СП 20.13330.2016 в зависимости от ветрового района (I-VII, для Брянска — II район, нормативное ветровое давление 30 кг/м²), типа местности (А — открытая, В — городская застройка, С — лесные массивы), высоты здания, формы покрытия (плоское, скатное, арочное). Ветер создаёт давление на наветренную стену, разрежение на подветренной стене и кровле. Для зданий с двускатной кровлей учитываем аэродинамические коэффициенты (положительное давление на скате, отсос на коньке). Ветровая нагрузка критична для высоких зданий (более 10 м) и лёгких каркасов — может превышать снеговую.
Закажите расчёт металлоконструкций у инженеров с опытом 65+ объектов. ГК «СтилКонстракшн» — работа в ПК SCAD, LIRA, Tekla, соответствие СП 16.13330.2017, оптимизация металлоёмкости. Сроки от 5 дней, стоимость от 30 000 руб. Выполняем расчёты в составе комплексного заказа: расчёт → проектирование КМ → изготовление по чертежам → монтаж под ключ. Для подготовки КП вышлите исходные данные (эскиз здания, технологическое задание) на sale@gk-sc.ru или позвоните +7 (499) 350-85-45. Начните проект с правильных расчётов.