Расчётно-конструктивная часть

   6.1 Общие положения

Расчет несущих конструкций здания выполнялся по пространственной схеме на ПВЭМ с использованием вычислительного комплекса «Lira 9.4» в соответствии с действующими в настоящее время строительными нормами и правилами. Вычислительный комплекс реализует метод конечных элементов и предоставляет возможность выполнять расчет на статические и сейсмические нагрузки согласно требованиям СП 20.13330.2011 «Нагрузки и воздействия», СП 14.13330-2011 «Строительство в сейсмических районах» 2000г.

В основу расчета положен метод конечных элементов в перемещениях. В качестве основных неизвестных приняты следующие перемещения узлов:

X линейное по оси X

Y линейное по оси Y

Z линейное по оси Z

UX угловое вокруг оси X

UY угловое вокруг оси Y

UZ угловое вокруг оси Z

В ВК «Lira 9.4» реализованы положения следующих разделов СП (с учетом изменений):

СП 20.13330.2011 «Нагрузки и воздействия»;

СП 31.13330.2012 «Бетонные и железобетонные конструкции»;

СП 14.13330-2011 «Строительство в сейсмических районах»;

СП 16.13330.2011 «Стальные конструкции».

 

Исходные данные для расчета

Здание было запроектировано по каркасной конструктивной схеме.

Каркас здания – монолитный с железобетонными колоннами, перекрытиями и диафрагмами жесткости.

В зависимости от назначения конструкций бетон применяется классов:

- для фундаментной плиты применяется бетон класса В15 на сульфатостойком портландцементе;

- для плит перекрытия применяется бетон класса В25, толщиной 200мм;

-для балки применяется бетон класса В25, сечением 500*600 мм;

- для колонн и диафрагм жесткости применяется бетон класса В25, сечением: колонны крайнего ряда -500*500 мм, колонны среднего ряда 600*600 мм;

Для армирования монолитных железобетонных конструкций здания применяется арматура класса А-III (А-400) и А-I (А-240).

При расчете конструкций учтены следующие природно-климатические условия:

- 1 район по весу снегового покрова по СНКК 20-303-2002 «Нагрузки и воздействия». Расчетная снеговая нагрузка – 0,8 кПа;

- особый район по скоростному напору ветра по СНКК 20-303-2002 «Нагрузки и воздействия». Расчетное ветровое давление – 0,35 кПа;

- категория грунтов по сейсмическим свойствам II. Сейсмичность района - 7 баллов карте «А» (массовое строительство). (СП 14.13330-2011);

- сейсмичность площадки – 7 баллов;

- цель расчета – получение перемещений остова здания в целом от совместного действия вертикальных и горизонтальных нагрузок для сравнения их с допустимыми перемещениями для такого типа сооружений, а так же получение площадей продольной и поперечной арматуры в элементах каркаса.

Сбор нагрузок

Т а б л и ц а 6.1 - Нагрузка на 1м² междуэтажного перекрытия

№ п/п

Наименование нагрузки

Нормативная нагрузка, Па

Коэффициент надежности по нагрузке γf

Расчетная

Нагрузка,

Па

Постоянная

1 - ламинат (γ=700 кг/м³, δ=0,025м) 0,025х700х10=175 Па 175 1,1

192,5

2 - цементно-песчаная стяжка (γ=1800 кг/м³, δ=0,02м) 0,02х1800х10=360Па 360 1,1

396

3 - Ж/б плита перекрытия 0,2*2500*10=5000 5000 1,3

6500

4 - перегородки на типовом этаже (γ=600 кг/м³, δ=0,1м, h=3,0м) от 1м/п: 0,1х600х10х3,0=1680Па от всех:1680х110,5=185640Па на 1 м²: 273268,8/1440=190Па 190 1,1

209

Итого:

5725   7297,5

                         

 

 

Т а б л и ц а 6.2 - Нагрузка от 1м/п наружных стен

№ п/п	Наименование нагрузки	Нормативная нагрузка, Па	Коэффициент надежности по нагрузке γf	Расчетная Нагрузка, Па
	Постоянная
конструкция наружной стены
1	- вентфасад(с подсистемой и утеплителем)(γ=1800 кг/м3, δ=0,02м, h=3,0м) 0,02х1800х10х3,0=1008Па	1008	1,1	1108
2	- кирпичная кладка (γ=1400 кг/м3, δ=0,2м, h=3,0м) 0,2х1400х10х5,2=18200Па	18200	1,1	20020
Итого:		19208		21128

 

Т а б л и ц а 6.3  - Нагрузка на 1м² покрытия

№ п/п	Наименование нагрузки	Нормативная нагрузка, Па	Коэффициент надежности по нагрузке γf	Расчетная Нагрузка, Па
Постоянная
1	- цементно-песчаная стяжка (γ=1800 кг/м3, δ=0,03м) 0,03х1800х10=540Па	540	1,3	702
2	- утеплитель (γ=175 кг/м3, δ=0,15м) 0,15х175х10=263Па	158	1,1	206
3	- стяжка (γ=600 кг/м3, δ=0,1м) 0,1х600х10=600Па	600	1,3	780
4	- Ж/б плита перекрытия 0,2*2500*10=5000	5000	1,1	5500
Итого:		878		7188

 

 

Т а б л и ц а 6.4 - Полезная нагрузка на 1м² поверхности

№ п/п	Наименование нагрузки	Нормативная нагрузка, Па	Коэффициент надежности по нагрузке γf	Расчетная Нагрузка, Па
Временные
1	- полезная на перекрытие офисных помещений	2000	1,2	2400
2	- полезная на перекрытие торговых залов	4500	1,2	5400
3	- полезная на покрытие	500	1,3	840
5	- коридоры, лестницы (с относящимися к ним проходами)	3000	1,2	3600

                           

Расчет ветровой нагрузки

Нормативное значение средней составляющей ветровой нагрузки w _m на высоте z над поверхностью земли следует определять по формуле

                                              

где:

w₀ - расчетное значение ветрового давления (w₀=350 Па);

k - коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления по высоте (k= 1,1 для типа местности В - городские территории, лесные массивы и другие местности, равномерно покрытые препятствиями высотой более 10 м;);

с - аэродинамический коэффициент (наветренные  с _е = +0,8 подветренные с _е = -0,6)

 

 

Рисунок 6.1 – Схема приложения ветровой нагрузки

 

М=3,5*2,5+4,025*7,5+10,5*15+9,42*23,5=417,8 кНм

Q=417,8/13,75=30,39 кН

P=30,39/27,5=1,1 кН

Нагрузка, прикладываемая на уровне перекрытия, приходящаяся на 1 узел при шаге триангуляции перекрытия 500мм при высоте этажа 5,5 м:

Q=1,1*5,5*0,5=3,025 кН

 

 

Далее прикладываем все нагрузки, тем самым создаем 8 загружений:

1) «Собственный вес»

- собственный вес конструкций с коэф. надежности по нагрузке 1,1

- нагрузка от наружных стен, приложенная на перекрытие в узлах в местах опирания стен.

       - нагрузка от конструкции пола (равномерно распределенная)

  2) «Временная длительная»

        - полезная на перекрытие торгово-офисных помещений (1-4 этажи)

        - полезная на коридоры, лестницы (с относящимися к ним проходами)

   3) «Временная полезная»

- полезная на перекрытие торгово-офисных помещений (1-4 этажи)

        - полезная на коридоры, лестницы (с относящимися к ним проходами)

   4) «Снеговая»

        - снеговая нагрузка на покрытие

   6) «Ветер по х»

        - ветровая нагрузка вдоль глобальной оси х, приложенная в узлах на уровне междуэтажных перекрытий

  6) «Ветер по у»

        - ветровая нагрузка вдоль глобальной оси у, приложенная в узлах на уровне междуэтажных перекрытий

7) «6 Сейсмика по х»

        - сейсмическая нагрузка

8) «7 Сейсмика по у»

        - сейсмическая нагрузка

 

  6.4 Расчет здания на вынужденные колебания

1) формируем матрицу масс для загружений №7 и №8

 

 

 

Рисунок 6.2 – Формирование динамических загружений

 

2) задаемся характеристиками для расчета на динамические воздействия

 

 

Рисунок 6.3 – Задание характеристик для расчета

         на динамические воздействия

 

 

Далее производим генерация таблиц РСУ.

 

Рисунок 6.4 – Расчетные сочетания усилий