10-04-2015_11-12-47 / конструкции пояснилка 2013 3

3.Расчетно-конструктивный раздел проекта.

3.1Ведение

Целью расчета ставилось определение фактического напряженнодеформированного состояния несущей системы каркаса здания и определения оптимальных геометрических характеристик сечений элементов и назначения армирования колонн и плит перекрытия .

-по безопасности;

-по эксплуатационной пригодности; -по долговечности

По конструктивной схеме проектируемое здание каркасное – с полным каркасом. Каркас рамно-связевый из монолитных железобетонных колонн и плит перекрытий . Шаг колонн в поперечном и продольном направлении от 3000мм до

7200мм.

Вертикальные несущие элементы здания представлены колоннами с размерами поперечного сечения 500х1200 мм, а также стенами толщиной 300-400 мм. Гори- зонтальные элементы - плиты междуэтажных перекрытий и покрытия толщиной 200 мм. Лифтовая шахта совместно с лестничными клетками образует ядро жест- кости. Плиты перекрытия лестничных клеток и лестничные марши – монолитные железобетонные.

Устойчивость каркаса в поперечном и продольном направлениях обеспечи- вается за счет жесткой заделки колонн в фундаментах, жестким соединением ко- лонн и монолитным железобетонным диском перекрытий.

Сведения о нагрузках и воздействиях. Проект разработан для:

-климатического р-на tн= минус 32 C

-снегового р-на - IV, расчетная снеговая нагрузка – 240 кгс/м2

-ветрового р-на - II, нормативный скоростной напор - 30 кгс/м2

Несущие элементы монолитного каркаса запроектированы под полную расчетную нагрузку (см.сбор нагрузок) Материал несущих конструкций:

-бетон для каркаса тяжелый, класс по прочности В25

-рабочая арматура, класс по прочности на растяжение AIII (А400)

Лист

-конструктивная арматура, класс по прочности на растяжение AI (А240)

3.2СБОР НАГРУЗОК

3.2.1 КОЭФФИЦИЕНТЫ СОЧЕТАНИЯ ПО НАГРУЗКАМ

Коэффициент надежности по II уровню ответственности здания: γn=0,95.

Коэффициент сочетания по заданной площади принимаем равным ψА1 = 1 т.к.

минимальная площадь помещения меньше 9 м2.

Коэффициент сочетания по заданной этажности для колонн технического этажа:

где n - общее число перекрытий, нагрузки от которых учитываются при расчете рассматриваемого сечения колонны. При учете сочетаний, включающих

постоянные и не менее двух временных нагрузок, расчетные значения временных

нагрузок или соответствующих им усилия умножались на коэффициенты сочетаний, равные для длительных нагрузок ψ1 = 0,95; для кратковременных ψ2 =0,9.

Лист

Примечание:

* - собственный вес железобетонных конструкций учитывался с помощью про- граммных средств ПК «Мономах» автоматически.

**-нагрузка прикладывалась в виде полосы соответствующей ширины;

Б. Временные нагрузки

3.Нагрузки на плиты покрытия

-- Снеговая нагрузка (IV снеговой район)

в т.ч. длительная

в т.ч. кратковременная

Примечание: .

**-нагрузка прикладывалась в виде полосы соответствующей ширины;

4.Нагрузки на стены

Лист

НАГРУЗКИ ОТ ОГРАЖДЕНИЙ

Постоянные нагрузки от стен(ограждающих конструкций)

Наружная стена: (Витраж)

Лист

ВЕТРОВЫЕ НАГРУЗКИ

Расчет ветровых нагрузок выполнен по нормам проектирования "СНиП 2.01.07-85* с изменением №2" и представлен в табл. 2.5. Ветровой район – II (нормативное значение ветрового давления – 30 кг/м2), тип местности – В (городские территории, лесные массивы и другие местности, равномерно покрытые препятствиями высотой более 10 м, тип сооружения - вертикальные и отклоняющиеся от вертикальных не более чем на 15° поверхности. Схема приложения нагрузок с наветренной и подветренной стороны показана на рис. 2.1. а) б)

Рис.3.1 Схемы приложения ветровой нагрузки; а – с наветренной стороны, б – с подветренной

ω р = ω0 × k(z) × ce × γ n , где:

k(z) = 0,5(0.65) - Коэффициент, учитывающий уменьшения профиля ветра по

высоте для типа местности В.

Ce+ = 0,8 Ce− = 0,6 - аэродинамический коэффициент для наветренной Се+ и за-

ветренной Се- стороны.

γ n = 1,4 - Коэффициент надежности по нагрузке.

Нормативная нагрузка Рнорм = 30кг/м2

Коэффициент надежности γf =1.4

w=w0kc

тип местности В, k=0,80

се=0,8 се3=-0,6

wсе=0,8х0,8х30х1,4=26,88кг/м2 wсе3=-0,6х0,8х30х1,4=21,64кг/м2 Лист

В программе «Мономах» статические и динамические составляющие вет- ровой нагрузки для учета ветровых воздействий определяется автоматиче- ский .

3.3РАСЧЕТ ПРОСТРАНСТВЕННОЙ МОДЕЛИ ЗДАНИЯ НА ЭВМ

3.ФОРМИРОВАНИЕ РАСЧЕТНОЙ СХЕМЫ

Расчет строительных конструкций многофункционального бизнес центра производим с использованием ЭВМ . На рис. 3.2 представлена компоновочная схе- ма блок-секции здания в осях 1-6, для которой производится расчет.

Рис.3.2. Компоновочная схема здания.

На рис.3.3. представлена расчетная модель блок-секции здания, а на рис.3.6 конеч- но-элементная модель. Величины нагрузок, прикладываемых к строительным кон- струкциям здания, представлены в разделе “Сбор нагрузок”.

Несущая система здания рассчитана в виде пространственной расчетной модели на возможные варианты загружений: постоянное, временное, ветровое.

Расчет выполнен в программном комплексе «Мономах 4.5», в котором реали- зован метод конечных элементов – наиболее эффективный численный метод реше- ния задач механики, описывающих состояние сложных конструктивных систем.

Проектируемое здание - каркасное с ненесущими наружными стенами. Конструктивное решение здания – рамное.

Лист

Цель расчета: определение деформаций и усилий, возникающих в элементах каркаса для расчета армирования колонн и плит покрытия и перекрытия.

По результатам расчетов для каждой колонны по таблицам РСУ, которые составлены на основании сочетаний усилий в соответствии с нормами [1], выбирался наиболее неблагоприятный вариант. Податливость узлов соединения колонна-колонна не учитывалась, что допускается при проектировании [2]. Расчетная схема здания представляет собой пространственную конечно- элементную модель «каркас-фундамент-основание», состоящая из упругих элементов оболочки (плиты и диафрагмы жесткости) и стержней (колонны), с различными контурными условиями. Горизонтальные смещения фундамента приняты равными нулю. В расчетной модели отражены геометрические характеристики и материалы элементов каркаса (колонны, диафрагмы жесткости, плита перекрытия), условия сопряжения отдельных элементов друг с другом, нагрузки. Модуль упругости колонн и диафрагм принят со снижающим коэффициентом 0,6; плит покрытия, перекрытия и фундаментной плиты - со снижающим коэффициентом 0,3 по СП 52-103-2007 [4].

Для обеспечения высокой точности расчета шаг триангуляции пластинчатых конечных элементов принят 0,4 м, а вертикальные стержни разбиты на 5 участков. Общий вид пространственной модели представлен на рис.2.2.

Лист

Рис. 3.3. Общий вид пространственной расчетной модели.

Несущая система рассчитывалась на 1 вариант приложения ветрового давления с учетом знакопеременного действия (см. рис.3.4). Такое направление ветрового давления обеспечивает максимальную площадь обдува (парустность).

Рис. 3.4. Схема приложения ветровой нагрузки

Лист

Рис. 3.6. Пространственная расчетная схема здания в ПК «МОНОМАХ»

3.5. СТАТИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ НЕСУЩЕЙ СИСТЕМЫ ЗДАНИЯ ПО ПК “Мономах” Результаты расчетов

Статический расчет пространственной несущей системы здания выполняем на основное сочетания нагрузок с учетом ветрового давления в упругой стадии с жестким сопряжением дисков перекрытий с колоннами и без учета совместной ра- боты надземной части с основанием здания.

Результатом статического расчета пространственного каркаса железобетонного здания являются изополя силовых факторов (изгибающие моменты, перерезываю- щие силы, продольные усилия) в плитах перекрытия и стенах, а также эпюры уси- лий (продольные усилия, изгибающие моменты и перерезывающие силы) в стерж- нях.

Лист