3 Расчетно-конструктивный раздел

3.1 Конструктивная схема каркаса

Каркас рамно-связевой системы. Узлы сопряжения ригелей с колоннами шарнирные. Закрепление колонн в фундаменте жёсткое. Узлы сопряжения элементов каркаса с многопустотными плитами перекрытий выполнены (по серии 1.020-1/87, выпуск 6-5) таким образом, что железобетонное перекрытие, образует жёсткий диск - горизонтальную связевую диафрагму. Горизонтальные связевые диафрагмы обеспечивают совместную работу рам каркаса. Вертикальными диафрагмами жёсткости являются стены лестничной клетки. Наружные стены самонесущие.

На рисунке 3.1 показан план элементов каркаса пятиэтажного корпуса.

Рисунок 3.1 – План элементов каркаса пятиэтажного корпуса

Рисунок 3.2 – Расчётная схема каркаса

В проекте выполнен статический расчёт каркаса в программном комплексе «SCAD». Расчётная схема каркаса приведена на рисунке 3.2.

Все вертикальные нагрузки воспринимается рамами. Ветровая нагрузка воспринимается наружными стенами и передаётся на горизонтальные диафрагмы и рамы каркаса.

3.2 Нагрузки

Постоянные нагрузки определяются от собственного веса конструкций каркаса, пола и кровельного покрытия.

Коэффициенты надежности γ_f для постоянных нагрузок принимаются по таблице 7.1 /8/.

Покрытие пола во всех помещениях типового этажа примем из линолеума. Нагрузки от пола приведены в таблице 3.1.

Таблица 3.1 – Нагрузка от конструкции пола, кПа

Наименование	Нормативное значение	γf	Расчетное значение
линолеум на теплоизоляционной основе, t=4мм, ρ=1300кг/м3	0,052	1,2	0,062
стяжка из цементно- песчаного раствора, t = 40мм, ρ=1800кг/м3	0,72	1,3	0,936
два слоя гидроизоляции (пароизоляции)	0,015	1,3	0,020
звукоизоляция из минераловатных плит, t=20мм, ρ=200кг/м3	0,04	1,3	0,052
стяжка из цементно- песчаного раствора, t = 20мм, ρ=1800кг/м3	0,36	1,3	0,468
Итого:	1,187		1,538

Нагрузки от кровельного покрытия приведены в таблице 3.2.

Таблица 3.2 – Нагрузка от конструкции покрытия, кПа

Наименование	Нормативное значение	γf	Расчетное значение
полимерная мембрана, t=2мм, γ=2,54кг/м2	0,0254	1,3	0,033
пленка ТехноНИКОЛЬ, t = 2мм, γ =8г/м2	0,000	1,3	0,000
стяжка АЦЛ два слоя, γ =43кг/м2	0,43	1,3	0,559
теплоизоляция из экструдированного пенополистирола, t=50мм, ρ=35кг/м3	0,0175	1,3	0,023
пароизоляционная плёнка ТехноНИКОЛЬ, t = 2мм, γ=8г/м2	0,000	1,3	0,000
Итого:	0,473		0,615

Расчетные нагрузки, от собственного веса конструкций каркаса, определяются в программном комплексе «SCAD» по заданным проектным данным.

Временная равномерно распределённая нагрузка на перекрытие типового этажа, на котором располагаются спальные комнаты и комнаты персонала, по таблице 8.3 /8/, 1,5 кПа.

Временная равномерно распределённая нагрузка на перекрытие от перегородок принимается по п. п.8.2.2 /8/, 0,5кПа.

Коэффициент надежности для временной нагрузки принимается по п.8.2.2 /8/, γ_f =1,3.

Нагрузки от перекрытия типового этажа сведены в таблицу 3.3.

Таблица 3.3 – Нагрузки от типового перекрытия, кПа

Наименование нагрузки	Нормативное значение	γf	Расчетное значение
Постоянная
конструкция пола	1,187		1,538
пустотная плита перекрытия	3,000	1,1	3,300
Итого (постоянная):	4,187		4,838
Временная
полезна равномерно распределённая по п. 8.2.1/8/	1,5	1,3	1,950
равномерно распределённая от перегородок по п. 8.2.2 /8/	0,5	1,3	0,650
Итого (временная):	2		2,600
В том числе, длительная:
полезная равномерно распределённая по п. 8.2.3 /8/	0,525	1,3	0,683
от перегородок	0,5	1,3	0,650
Итого (длительная):	1,025		1,333

К длительным нагрузкам, в соответствии с п. 5.4 /8/, относится нагрузка от перегородок и пониженное значением равномерно распределённой нагрузки, полученное путем умножения значения принимаемого по таблице 8.3 /8/ на коэффициент 0,35 (по п. 8. 2. 3 /8/).

К кратковременным нагрузкам, в соответствии с п. 5.5 /8/, относится полезная равномерно распределённая нагрузка с полным значением.

Временная нагрузка на покрытие от снега определяется в зависимости от снегового района по карте 1 приложения Ж /3/. Для г. Пскова, расположенного в III снеговом районе, нормативная нагрузка на 1м² горизонтальной поверхности в соответствии с п. 10.1 /3/ составляет,

S₀ = 0,7·1,8 =1,26 кПа.

Коэффициент надежности для снеговой нагрузки по п.10.12/3/, γ_f = 1,4.

Нагрузки от покрытия сведены в таблицу 3.4.

Таблица 3.4 – Нагрузки от покрытия, кПа

Наименование нагрузки	Нормативное значение	γf	Расчетное значение
Постоянная
конструкция покрытия	0,473		0,615
пустотная плита перекрытия	3,000	1,1	3,300
Итого (постоянная):	3,473		3,915
Временная
снеговая (полное значение)	1,68	1,4	1,800
в том числе длительная снеговая	1,176	1,4	1,26

Длительная часть снеговой нагрузки определяется путем умножения её нормативного значения на коэффициент 0,7 (смотри п. 4.1 /8/, п. 5.4 /8/ и 10.11 /8/).

Ветровая нагрузка определяется в зависимости от ветрового района места строительства. Город Псков находится в I ветровом районе (по карте 3 приложения Ж /8/). Территория строительства свободная от застройки относится к типу местности А.

Нормативное значение ветрового давления определяем по таблице 11.1 /8/, ω₀ = 0,23 кПа.

Нормативное значение ветровой нагрузки определяется по формуле (11.1) /8/:

где нормативное значение средней составляющей ветровой нагрузки, определяется по формуле (11.2) /8/:

k(z_e) – коэффициент учитывающий изменение давления ветра для эквивалентной высоты z_e , принимается по таблице 11.2 /8/ с учётом указаний п. п. 11.1.5 и 11.1.6 /8/,

при z_e = 17,15м значение коэффициента k(z_e) определяется интерполяцией:

- на высоте 10 м → k₁₀ = 1,0,

- на высоте 20 м → k₂₀ = 1,25,

- на высоте 17,15 м → k _17,15 = 1,179;

с - значения аэродинамического коэффициента по п. п. 11.1.7 /8/, принимаем с = 0,8 с наветренной стороны и с = - 0,5 с подветренной стороны (смотри таблицу Д.2 /8/ и п. Д 1.8/8/);

нормативное значение пульсационной составляющей ветровой нагрузки, определяется по формуле (11.5) /8/:

где ζ(z_e) – коэффициент пульсации давления ветра для эквивалентной высоты z_e , принимается по таблице 11.4 /8/ с учётом указаний п.п. 11.1.5/8/,

при z_e = 17,15м значение коэффициента ζ(z_e) определяется интерполяцией:

- на высоте 10 м → ζ₁₀ = 0,76,

- на высоте 20 м → ζ₂₀ = 0,69,

- на высоте 17,15 м → ζ _17,15 = 0,71;

коэффициент пространственной корреляции пульсаций давления ветра, определяемый по таблице 11.6/8/, в зависимости от значений параметров ρ и χ ;

ρ и χ - параметры, определяемые по таблице 11.7/8/, в зависимости от положения расчётной плоскости, при действии ветра по оси «Х» (смотри рисунок 3.1) ρ = 24м, χ = 17,15м;

тогда при ρ = 24м, χ = 17,15м → ν = 0,7537.

После определения всех выше приведённых коэффициентов, запишем формулу для определения нормативного значения ветровой нагрузки на высоте z_e = 17,15м с учётом пульсационной составляющей, в следующем виде:

Коэффициент надёжности для ветровой нагрузки _f = 1,4.

Расчётная ветровая нагрузка:

- активная (с наветренной стороны), при с=0,8

ω_ак = 0,23 · 1,179 · 0,8·(1+0,71·0,7537)·1,4 = 0,466 кН/м²;

- пассивное (с подветренной стороны), при с = 0,5:

ω_пс = 0,23 · 1,179 · 0,5·(1+0,71·0,7537)·1,4 = 0,2914 кН/м².

Коэффициент надежности по ответственности здания (_n) принимается, в соответствии с Федеральным законом №384 – ФЗ (статья 16, п.7) /3/, равным единицы.