Количественные характеристики расчетной схемы

Расчетная схема характеризуется следующими параметрами:

Количество узлов — -23710

Количество конечных элементов — -9757

Общее количество неизвестных перемещений и поворотов — 643951

Количество загружений — 19

Количество комбинаций загружений — 6 (4)

Выбранный режим статического расчета

Статический расчет системы выполнен в линейной постановке.

Общий вид расчётных моделей см. рис. 4.1-4.2.

Рис.4.1. Общий вид расчётной модели

Рис.4.2. Общий вид расчётной модели

Шаг разбиения на конечные элементы принят равным 0,6 м для вертикальных элементов (стен) и 0,8 для горизонтальных (перекрытий). Тип конечного элемента, сечение и принятый модуль упругости для каждой группы элементов расчётной модели представлен в табл. 1.

Табл. 1 Характеристики элементов расчётной модели

Название элемента	Тип конечного элемента	Сечение, мм	Марка бетона/стали
фундаментная плита	42, 44 (треугольный и четырехугольный КЭ оболочки)	1000	Бетон B15
Перекрытие подвала, междуэтажные плиты, покрытие	42, 44 (треугольный и четырехугольный КЭ оболочки)	118	Бетон B20
Все остальные элементы перекрытий	42, 44 (треугольный и четырехугольный КЭ оболочки)	120	Бетон B20
Монолитный участок МУ-18	42, 44 (треугольный и четырехугольный КЭ оболочки)	220	Бетон B20
Плиты П-1	42, 44 (треугольный и четырехугольный КЭ оболочки)	60	Бетон B12,5
Стены	42, 44 (треугольный и четырехугольный КЭ оболочки)	220	Бетон B22,5
Балка в перекрытии машинного отделения	10 (унив. пространств. стержень)	400х620	Бетон B20
Балка в МУ-17 (покрытие)	10 (унив. пространств. стержень)	150х500	Бетон B20
ИМ-1 (в составе монолитных участков перекрытий)	10 (унив. пространств. стержень)	Швеллеp 20П с паpаллельными гpанями полок по ГОСТ 8240-89	Сталь 235
ИМ-11 (21), монорельс в машинном отделении (распорки в лифтовых шахтах, в составе надподвального перекрытия)	10 (унив. пространств. стержень)	Двутавp нормальный 20Б1 по ГОСТ 26020-83	Сталь 235
ИМ-9 (балка составного сечения в составе лифтовой шахты для кирпичной стены)	10 (унив. пространств. стержень)	Соединение швеллеров в виде коробки шириной 0.25. Швеллеp 20П с паpаллельными гpанями полок по ГОСТ 8240-89	Сталь 235

 

В модели произведен переход к напряжениям вдоль заданного направления для пластин по следующей схеме: для вертикальных пластин – вдоль оси Z общей системы координат, для горизонтальных пластин - вдоль оси X общей системы координат.

 

Граничные условия

Граничные условия заданы следующим образом. Средняя линия узлов фундаментной плиты вдоль оси X общей системы координат закреплена от смещения вдоль оси Y. Средняя линия узлов фундаментной плиты вдоль оси Y общей системы координат закреплена от смещения вдоль оси X (см. рис.)

 

Рис. 5. Граничные условия. Закрепление от горизонтального смещения по X и Y.

 

С помощью программы КРОСС в результате итерационного расчёта определены значения коэффициентов постели. Исходные данные и результаты расчёта программы КРОСС представлены ниже. Наименование скважин соответствует следующему:

Скважина № 19 – в Кроссе №1

Скважина № 20 – в Кроссе №2

Скважина № 22 – в Кроссе №3

Скважина № 23 – в Кроссе №4

Геологические разрезы:

Между скважинами №3-4

Между скважинами №1-3

 

 

Между скважинами №1-2

Задание коэффициентов постели для задачи № 2 (с учетом сейсмики)

Схема площадки

Табл.2 Список грунтов

Наименование	Удельный вес, Т/м3	Модуль деформации, Т/м2	Модуль упругости, Т/м2	Коэффициент Пуассона	Коэффициент переуплотнения	Давление переуплотнения, Т/м2
Элювий коренных пород- мергель	2,15	67270	560583,333	0,3	1	0
Коренные породы - мергель	2,15	203870	1698916,667	0,3	1	0
Глина	2,1	18532	154433,333	0,3	1	5

 

 

Табл.3 Список скважин

Наименование	Координаты, м		Описание скважин
1) 1	60,261	10,836	Грунт	Отметка верхней границы, м	Скачок эффект. напряж, Т/м2
			Элювий коренных пород- мергель	0	0
			Коренные породы - мергель	-1	0
2) 2	60,261	0,07	Грунт	Отметка верхней границы, м	Скачок эффект. напряж, Т/м2
			Элювий коренных пород- мергель	0	0
			Коренные породы - мергель	-0,5	0
3) 3	10,378	-0,249	Грунт	Отметка верхней границы, м	Скачок эффект. напряж, Т/м2
			Глина	0	0
			Элювий коренных пород- мергель	-2,11	0
			Коренные породы - мергель	-3,95	0
4) 4	15,921	17,08	Грунт	Отметка верхней границы, м	Скачок эффект. напряж, Т/м2
			Элювий коренных пород- мергель	0	0
			Коренные породы - мергель	-1,3	0

 

Нагрузка

Нагрузка на фундаментную плиту от комбинации № 4 (см. табл. 19)

Отметка подошвы фундаментной плиты 0 м

Нижняя отметка сжимаемой толщи определяется в точке с координатами: (30;7,353) м

 

Результаты расчета

Минимальное значение коэффициента постели 6472,719 Т/м³

Максимальное значение коэффициента постели 37703,743 Т/м³

Среднее значение коэффициента постели 11181,609 Т/м³

Среднеквадратичное отклонение коэффициента постели 0,016

Отметка сжимаемой толщи определялась в точке с координатами (30;7,353) м

Нижняя отметка сжимаемой толщи в данной точке -24,627 м

Толщина слоя сжимаемой толщи в данной точке 24,627 м

Максимальная осадка 0,558 см

Средняя осадка 0,296 см

Крен фундаментной плиты 0,006 град

Суммарная нагрузка 25777,285 Т

 

Коэффициенты постели

Осадка

Задание коэффициентов постели для задачи № 1 (без учета сейсмики)

Схема площадки

Табл.4 Список грунтов

Наименование	Удельный вес, Т/м3	Модуль деформации, Т/м2	Модуль упругости, Т/м2	Коэффициент Пуассона	Коэффициент переуплотнения	Давление переуплотнения, Т/м2
Элювий коренных пород- мергель	2,15	6727	56058,333	0,3	1	0
Коренные породы - мергель	2,15	20387	169891,667	0,3	1	0
Глина	2,1	1853,2	15443,333	0,3	1	5

 

Табл.5 Список скважин

Наименование	Координаты, м		Описание скважин
1) 1	60,261	10,836	Грунт	Отметка верхней границы, м	Скачок эффект. напряж, Т/м2
			Элювий коренных пород- мергель	0	0
			Коренные породы - мергель	-1	0
2) 2	60,261	0,07	Грунт	Отметка верхней границы, м	Скачок эффект. напряж, Т/м2
			Элювий коренных пород- мергель	0	0
			Коренные породы - мергель	-0,5	0
3) 3	10,378	-0,249	Грунт	Отметка верхней границы, м	Скачок эффект. напряж, Т/м2
			Глина	0	0
			Элювий коренных пород- мергель	-2,11	0
			Коренные породы - мергель	-3,95	0
4) 4	15,921	17,08	Грунт	Отметка верхней границы, м	Скачок эффект. напряж, Т/м2
			Элювий коренных пород- мергель	0	0
			Коренные породы - мергель	-1,3	0

Нагрузка

Нагрузка на фундаментную плиту от комбинации № 2 (см. табл. 20)

Отметка подошвы фундаментной плиты 0 м

Нижняя отметка сжимаемой толщи определяется в точке с координатами: (30;7,353) м

 

Результаты расчета

Минимальное значение коэффициента постели 629,524 Т/м³

Максимальное значение коэффициента постели 3577,743 Т/м³

Среднее значение коэффициента постели 1093,126 Т/м³

Среднеквадратичное отклонение коэффициента постели 0,016

Отметка сжимаемой толщи определялась в точке с координатами (30;7,353) м

Нижняя отметка сжимаемой толщи в данной точке -25,592 м

Толщина слоя сжимаемой толщи в данной точке 25,592 м

Максимальная осадка 5,254 см

Средняя осадка 3,282 см

Крен фундаментной плиты 0,061 град

Суммарная нагрузка 28022,975 Т

Коэффициенты постели

Осадка

Отчет сформирован программой Кросс (32-бит), версия: 11.5.1.1 от 03.09.2011

 

 

Нагрузки и воздействия

Нагрузки и воздействия на здание определены согласно СП 20 13330 2011 «СНиП 2.01.07 - 85 «Нагрузки и воздействия Общие положения». В расчётном комплексе SCAD прикладываются полные расчётные нагрузки. С помощью комбинации загружений и модуля РСУ учитывается система коэффициентов для расчета по I и II группам ПС. Значения принятых нагрузок и коэффициентов представлены в табл. 6

Табл. 6  Нагрузки и воздействия

Тип нагрузки	Pn	γ f	P
Постоянные:
· с.в. несущих конструкции	SCAD*	1,1	SCAD*
· с.в. доп. слоя утепления стен (220+80мм) Бетон легкий марки по средней плотности D1500	120 кгс/м2	1,2	144 кгс/ м2
· с.в. лестниц	см.табл. 11	1,1	см.табл. 11
· с.в. пирога покрытия	186 кгс/м2	1,3	232 кгс/м2
· с.в. полов (кроме 17 этажа)	148 кгс/м2	1,3	190 кгс/м2
· с.в. полов тех подполья	157 кгс/м2	1,3	203 кгс/м2
· с.в. полов 17 этажа	187 кгс/м2	1,3	228 кгс/м2
· с.в. лифтов	630 кгс	1,1	693 кгс
· с.в. кирпичной стены в составе лифтовой шахты	1490кгс	1,2	1780кгс
· давление грунта на наружные стены **	2100·z	1,1	2310·z
Временные: - длительного действия:
· с.в. временных перегородок	50 кгс	1,3	70 кгс
· с.в оборудования	500 кгс	1,2	600 кгс
Временные: -  кратковременные:
· Полезная (спальные комнаты)	150 кгс/м2	1,3	195 кгс/м2
· Полезная (технический этаж, тех подполье)	200 кгс/м2	1,2	240 кгс/м2
· Полезная (залы, холлы, лифтовые помещения)	400 кгс/м2	1,2	480 кгс/м2
· Полезная (остальные помещения)	200 кгс/м2	1,2	240 кгс/м2
· снеговая	84 кгс/м2	1,429	120 кгс/м2
· снеговые мешки	168 кгс/м2	1,429	240 кгс/м2
· ветровая	табл. 15	1,4	табл. 15
Особые нагрузки
· Пульсации ветра	См. п.4.3.4		См. п.4.3.4
· Сейсмическое воздействие по X	См. п.4.3.5		См. п. 4.3.5
· Сейсмическое воздействие по Y	См. п. 4.3.6		См. п. 4.3.6

примечание: SCAD* - нагрузка определяется программным комплексом автоматически;

** - значение давления грунта на стены подвала определено для грунта обратной засыпки (песка средней крупности с уплотнением до К = 0,95, φ_I=32⁰, c_I=0).

где: P_n – нормативное значение нагрузки, кгс/м² (кроме оговоренных);

γ_f – коэффициент надежности по нагрузке;

P – расчетное значение нагрузки, кгс/м² (кроме оговоренных);

z – глубина приложения нагрузки, м.

 

Постоянные нагрузки

Для определения нагрузок на покрытии было вскрыто два шурфа. По данным вскрытия шурфов покрытие имеет следующий состав:

Гравийно-галечная смесь (5-90мм) – 50 мм.

Стеклоткань –2.

Мембрана – 2.

Рубероидный ков ё р – 2 слоя.

Асфальтобетон – 40 мм

Рубероидный ков ё р – 2 слоя.

Плита покрытия.

Утеплитель в составе покрытия отсутствует.

Утепленным является перекрытие 17 этажа (18 этаж - технический):

Мозаичный цементно-песчаный пол – 20 мм.

Легкий бетон плотностью 1200 кг/м3 – 40 мм.

Рубероидный ков ё р – 2 слоя.

Легкий бетон плотностью 1200 кг/м3 – 80 мм.

Рубероидный ков ё р – 2 слоя.

Плита перекрытия.

Как показало обследование, фактические составы полов на этажах имеют большое разнообразие, так как в период эксплуатации здания выполнялись многочисленные текущие ремонты полов.

Для определения нагрузок были приняты следующие составы полов.