Міністерство освіти та науки України
Тернопільський національний технічний університет
імені Івана Пулюя
Кафедра будівельної механіки
Індивідуальне науково-дослідне завдання
на тему
«Розрахунок залізобетонного будинку з урахуванням сумісної роботи з основою»
з дисципліни
«Автоматизований розрахунок будівельних конструкцій»
Виконав:
ст. групи _гр МБ-51 ___
___________________
Варіант 3
Керівник:
асист. Сорочак А.П.
Тернопіль, 2013
Зміст
1. Аналіз розрахункових даних 4
2. Розрахунок методом скінченних елементів 6
2.1. Комп’ютерна модель будівлі 6
2.2. Результати розрахунку 7
2.3. Модальний аналіз 16
3. Конструювання елементів будівлі 18
3.1. Розрахунок армування та конструювання колони 18
3.2. Розрахунок армування та конструювання плити перекриття 18
3.3. Розрахунок армування та конструювання фундаментної плити 21
4. Порівняння НДС розрахункових схем з різними варіантами основи 27
Вступ
Студент повинен вказати на актуальність розв’язку даного класу задач за допомогою скінченно елементного моделювання та дати коротку характеристику використовуваного програмного комплексу.
Аналіз розрахункових даних
Потрібно виконати проектування монолітного житлового будинку з адміністративно-побутовими приміщеннями з кількома варіантами основи.
Кількість поверхів – 6, висота поверху 2,800 м.
Розміри в плані – 39,6 х 24 м.
Конструкція будівлі залізобетонна монолітна з сіткою прямокутних колон перерізом 40 х 40 см з нерівномірним кроком та вертикальними діафрагмами жорсткості товщиною 20 см (рис. 1 .1). В осях «В», «Г» – «2», «3» розміщено ядро жорсткості конструкції. Перекриття монолітні безригельні, товщиною 50 см.
Для врахування сумісної роботи конструкції з основою виконано розрахунок схеми на пружній основі та на пальовому полі. Коефіцієнти постелі пружної основи прийнято рівномірними по всій площі будівлі, С1=10 МН/м3, С2=3 МН/м. Довжина паль 4,0 м, переріз – 30 х 30 см. Прийнятий крок паль вздовж осі Х – 1,8 м, вздовж осі Y – 1,6 м.
Ізометричне представлення будівлі показано на рис. 1 .2.
Рис. 1.1. План першого поверху
Рис. 1.2. Ізометричне представлення будівлі
Розрахунок методом скінченних елементів
Комп’ютерна модель будівлі
Скінченно елементна схема будівлі отримана на основі її геометричної моделі шляхом автоматичної тріангуляції з кроком 1 м. Загальний вигляд отриманої моделі показано на рис. 2 .3. В схемі використано 4 типи жорсткості для скінченних елементів стержнів та пластин [1, 5, 6]. Характеристики даних типів жорсткості наведено в табл. 2 .1.
Рис. 2.3. Комп'ютерна модель будівлі
Таблиця 2.1. Жорсткості елементів у розрахунковій схемі будинку
№ типу жорсткості |
Геометричні параметри |
Фізико-механічні параметри |
Положення в конструктивній схемі будинку |
1 |
40 х 40 |
Ro=25 кН/м3, E=3e+007 МПа |
Колони |
2 |
Пластина H 20 |
E=3e+007 МПа, V=0.2, H=20 см, Ro=25 кН/м3 |
Плити перекриттів |
3 |
Пластина H 20 |
E=3e+007 МПа, V=0.2, H=20 см, Ro=25 кН/м3 |
Діафрагми жорсткості |
4 |
Пластина H 50 |
E=3e+007 МПа, V=0.2, H=50 см, Ro=25 кН/м3, С1=10 МН/м3, С2=3 МН/м |
Фундаментна плита |
Дану будівлю розраховуємо на статичні (власна вага, постійне, довготривале, короткочасне) та динамічні (сейсмічне, вітрове) навантаження відповідно до вимог ДБН [3]. Нормативні значення навантажень зведено в табл. 2 .2.
Таблиця 2.2. Перелік навантажень і впливів
№ п/п |
Найменування навантаження |
Нормативне значення, кН/м2 |
1 |
Власна вага |
Обчислюється автоматично |
Постійне |
3 |
|
2 |
Тривале |
2 |
3 |
Короткочасне |
1,5 |
4 |
Сейсміка під кутом 0º до осі Х |
Сейсмічність майданчика – 7 балів; категорія ґрунтів за сейсмічними властивостями II; а0=0,1g; k1=0,3; k2=1; kгр=1.2; k3=1,06 |
5 |
Сейсміка під кутом 90º до осі Х |
|
6 |
Вітер з врахуванням пульсації під кутом 0º до осі Х |
Вітровий район – 5; Тиск вітру W0 = 0,6 кН/м2 Тип місцевості – ІІІ Calt = 1, Ca = 1,4, Cd = 1,2, γfe = 0,21 |
7 |
Вітер з врахуванням пульсації під кутом 90º до осі Х |