5. Анализ расчета

Чтобы найти максимальные усилия для каждого загружения (комбинации), нужно «Выйти в экран управления проекта» во вкладке «Управление».

Далее во вкладке «Результаты» находим «Документирование» и переходим нажатием на нее.

Для начала нужно поменять выходные единицы измерения, для этого находим «Настройки» и переходим по ним.

В появившемся окне нажимаем на «Выходные единицы измерений», в графе «Усилия» тонны (Т) меняем на кН, далее – «Ок».

Находим «Виды результатов расчета», затем выбираем «Миникакс усилий и напряжений (комбинации)» и нажимаем на кнопку «>».

В появившемся окне, в шапке, находим «Комбинации». Из доступных для выбора комбинаций выбираем первую комбинацию – статическая нагрузка.

В этом же окне находим «Усилия и загружения». Из доступных для выбора усилий и напряжений выбираем «N», «Му», «Qz». Далее – «Ок».

Находим кнопку «Создать документ МS Word» и сохраняем.

ПК SCAD автоматически откроет вам документ с необходимыми данными.

После ознакомления с данными возвращаемся к окну «Результаты расчета» и повторяем тот же самый алгоритм для остальных комбинаций:

статическая + сейсмическое воздействие 7 баллов, статическая + сейсмическое воздействие 8 баллов.

В результате необходимо сравнить статический расчет с расчетом на сейсмическое воздействие 7 баллов, а так же сравнить сейсмические расчеты 7 и 8 баллов между собой. Для наглядности данные вносим в таблицу:

Параметры	Статический расчет	Сейсмический расчет (7 баллов)	Сейсмический расчет (8 баллов)	%
				гр.2 и гр.3	гр.3 и гр.4
1	2	3	4	5	6
Mmax	188,35	1000,57	1400,74	521	140
Qmax	169,5	330,83	463,16	182	140
Nmax	2301,1	801,33	1121,86	33	140
∆max	6,05	209,1	292,7	3456	140

Далее нужно сравнить усилия в заданных сечениях при разных видах нагрузки, а так же сравнить напряжения в пластинах на каждом этаже.

В дереве проекта переходим «Документирование. В появившемся окне выбираем «Усилия и напряжения (комбинации)», двойным нажатие переходим в другое окно, в шапке находим «Комбинации». Выбираем все три комбинации.

В этом же окне переходим в «Усилия и напряжения» и выбираем нужные нам усилия и напряжения, далее – «Ок».

Создаем документ и сохраняем его. В итоге мы получаем большую таблицу с данными для каждого сечения и каждого загружения.

Параметры	Статический расчет	Сейсмический Расчет (7 Б)	Сейсмический Расчет (8 Б)	%
				гр.2 и гр.3	гр.3 и гр.4
1	2	3	4	5	6
	К1
Mmax	48,92	956,64	1339,3	1956			140
Qmax	21,31	308,9	432,46	1450			140
Nmax	1129,59	801,33	1121,86	71			140
∆max, мм	-	-	-	-			-
	К2
Mmax	59,3	896,77	1255,48	1512			140
Qmax	21,31	308,9	432,46	2070			140
Параметры	Статический расчет	Сейсмический Расчет (7 Б)	Сейсмический Расчет (8 Б)	%
				гр.2 и гр.3		гр.3 и гр.4
1	2	3	4	5		6
Nmax	1129,59	801,33	1121,86	71			140
∆max, мм	2,69	95,24	133,34	3541			140
	К3
Mmax	75,52	687,8	962,93	911		140
Qmax	23,23	226,39	316,95	975		140
Nmax	717,65	359,59	503,42	50		140
∆max, мм	4,77	172,15	241,01	3609		140
	К4
Mmax	69,62	336,03	470,44	483		140
Qmax	21,6	108,48	151,87	502		140
Nmax	304,58	83,06	116,28	27		140
∆max, мм	6,05	209,06	292,68	3456		140
	КВ1
Mmax	27,51	1000,52	1400,73	3637		140
Qmax	8,97	330,83	463,16	3688		140
Nmax	2245,42	235,39	329,55	10		140
∆max, мм	-	-	-	-		-
	КВ2
Mmax	26,3	984,44	1378,22	3743		140
Qmax	8,97	330,83	463,16	3688		140
Nmax	2245,42	235,39	329,55	10		140
∆max, мм	2,69	95,25	133,35	3541		140
	КВ3
Mmax	21,96	791,84	1108,58	3606		140
Qmax	7,04	263,33	368,66	3740		140
Nmax	1387,46	77,34	108,27	6		140
∆max, мм	4,77	172,15	241,01	3609		140
	КВ4
Mmax	17,59	395,37	553,51	2248		140
Qmax	5,65	130,71	183	2313		140
Nmax	568,84	10,06	14,09	2		140
∆max, мм	6,05	209,06	292,68	3456		140
	Р1
Mmax	188,36	725,54	1015,76	385		140
Qmax	166,28	226,73	317,42	136		140
Nmax	0,73	8,3	11,63	1137		140
∆max, мм	2,69	95,25	133,35	3541		140
	Р2
Mmax	173,52	463,03	648,25	267		140
Qmax	157,79	141,97	198,76	90		140
Nmax	0,95	10,09	14,12	1062		140
∆max, мм	4,77	172,15	241,01	3609		140
	Р3
Mmax	127,63	157,42	220,39	123		140
Qmax	111,72	44,61	62,46	40		140
Параметры	Статический расчет	Сейсмический Расчет (7 Б)	Сейсмический Расчет (8 Б)	%
				гр.2 и гр.3		гр.3 и гр.4
1	2	3	4	5		6
Nmax	4,04	11,17	15,43	202		140
∆max, мм	6,05	209,06	292,68	3456		140
	П1
	5,01	21,65	30,31	432			140
	28,9	39,4	55,16	136			140
	3,64	33,86	47,4	433			140
	П2
	4,74	13,78	19,3	240			140
	27,5	24,67	34,54	90			140
	7,82	40,51	56,71	1113			140
	П3
	3,02	4,72	6,61	94			140
	19,1	7,63	10,69	40			140
	18,13	52,73	65,82	181			140

Проанализировать формы колебаний конструкции, указать периоды, частоты.

По итогу работы провести проверку прочностных характеристик конструкции.

Сравнить максимальные напряжения, возникающие в элементах при сейсмической нагрузке с прочностью бетона и сделать соответствующие выводы.

σ = N/A + M/W ≤ R_b

Предложить традиционные и нетрадиционные методы сейсмозащиты.

Вывод: в ходе работы было рассчитано каркасное здание из сборного железобетона на действие нагрузки. Здание рассчитывалось на 3 вида загружения: статическое, сейсмическое 7 баллов и сейсмическое 8 баллов.

Сравнивая сечения (при статическом загружении) по крайней К1, К2 и центральной колонне КВ1, КВ2 делаем вывод, что продольная и поперечная силы остаются без изменений в верхней и нижней частях колонны. В нижней части крайней возникает момент 48,92 кН⋅м, а во втором сечение – 59,3 кН⋅м, в колонне среднего ряда в нижней части 27,51 кН⋅м, в верхней 26,3 кН⋅м. Сравнивая сечения К1, К2 и К4, а также КВ1, КВ2 и КВ4 (колонны первого и последнего этажей) получаем, что, чем выше находится элемент здания, тем меньше значение поперечной и продольной сил. Поперечная сила, возникающая в колонне среднего ряда первого этажа в 5 раз больше, чем на последнем этаже, а продольная сила – в 4 раз. Если сравнивать сечения ригеля Р1, Р2 и Р3 можно заметить, что моменты и поперечная сила верхнем ригеле меньше в 1,5 раза по сравнению с нижней, а вот продольная сила в верхней части в 5 раз больше, чем в нижней. Теперь сравним П1, П2 и П3 сечения в плитах перекрытия. Также, как и в ригеле, моменты и поперечная сила в верхней части здания меньше в 1,5 раза по сравнению с нижней, а продольная сила в 5 раз больше, чем в нижней части. Общий итог по зданию: в нижней части возникает максимальные значения M, Q, N. Чем выше рассматриваемое сечение, тем меньше эти значения. Однако продольная сила в плите и ригеле с высотой увеличивается.

Если сравнивать расчет здания на статическую нагрузку с расчетом здания на сейсмическую нагрузку (7 баллов), то можно сделать следующие выводы: распределение усилий при сейсмической нагрузке остается таким же, как и при статическом загружении, но значения усилий изменяются. Моменты и поперечные силы увеличиваются, а продольные силы – уменьшаются. Например, в колонне среднего ряда в сечении КВ1 при статической нагрузке момент равен 27,51 кН*м, а при сейсмической нагрузке – 1000,52 кН*м, поперечная сила 8,97 кН и 330,83 кН, а продольная сила 2245,42 кН и 235,39 кН соответственно.

Если сравнивать расчеты на сейсмическую нагрузку 7 и 8 баллов, то видно, что при 8 баллах все усилия увеличиваются на 140 % по сравнению с 7 баллами. На рисунках видно, что наиболее опасными являются первые 6 форм, так как они дают наибольшее значение отклонения и имеют знакопеременные участки

По итогу работы можно сделать вывод о том, что при строительстве в сейсмически опасных районах, необходимо применение материалов и технологий, которые повышают прочность и жесткость конструкции, либо же наоборот делают ее более гибкой, для поглощения сейсмических воздействий.

Проведем проверку прочностных характеристик конструкции. Напряжения, возникающие в сжато-изогнутом элементе колонны при сейсмической нагрузке в 7 баллов:

где N - максимальное сжимающее усилие в колонне;

А - площадь поперечного сечения колонны;

М - максимальный изгибающий момент в колонне; /12 - момент сопротивления поперечного сечения колонны;

σ = N/A + M/W = 801,33/(0,4*0,4) + (1000,57*6)/(0,4*0,4*0,4) = 98,81

МПа, что намного больше прочности бетона (14,5 МПа) в 98,81/14,5 = 6,81 раза, следовательно, произойдет разрушение конструкции.

Такое же сравнение произведем для 8 баллов.

σ = N/A + M/W = 1121,86/(0,4*0,4) + (1400,74*6)/(0,4*0,4*0,4) = 138,33 МПа,

что намного больше прочности бетона (14,5 МПа) в 138,33/14,5 = 9,54 раза, следовательно, произойдет разрушение конструкции.

Традиционные методы сейсмозащиты: для того, чтобы здание выдержало сейсмическую нагрузку, можно увеличить поперечное сечение колонны до 0,8х0,8 м, тогда получим:

σ = N/A + M/W = 801,33/(0,8*0,8) + (1000,57*6)/(0,8*0,8*0,8) = 12,98 МПа, что меньше прочности бетона (14,5 МПа).

Либо увеличить класс бетона.

Нетрадиционные методы сейсмозащиты: для того, чтобы здание выдержало сейсмическую нагрузку, можно применить резинометаллические опоры.