Конструкции (Многоэтажный жилой дом в г. Хабаровске)

2.1 Расчет плиты перекрытия здания

2.1.1 Конструктивная схема

Проектируемое здание представляет собой монолитный жилой дом переменной этажности со связевой конструктивной схемой, опертые на монолитный железобетонный пояс. Высота типового этажа 3,0 м.

Ограждающие конструкции – несущие железобетонные стены, являющиеся основными несущими конструкциями здания, основные несущие конструкции железобетонного каркаса – железобетонные колонны и стены, диафрагмы жесткости и связывающие их междуэтажные перекрытия. Пространственная жесткость каркаса обеспечивается работой многоэтажных рам с жесткими узлами, монолитным перекрытием.

2.1.2 Назначение материалов

Монолитное перекрытие

Класс бетона В25; вид – тяжелый; условия твердения – естественные; условия эксплуатации – обычные. Коэффициент условия работы 0,9.

Начальный модуль упругости E_b=2,7е6 т/м² ;

Коэффициент Пуассона 0,2

Объемный вес R_о = 2,5 т/м³.

Арматура, продольная A400, поперечная А240.

Коэффициент условия работы 1.

Коэффициент армирования не менее 0,25.

Защитный слой не менее 15 мм.

Толщина перекрытия –200 мм.

2.1.3 Сбор нагрузок

Собственный вес несущих конструкций задается программой автоматически согласно заданным материалам.

Сбор нагрузок на перекрытие выполнен в табличной форме и приведен в таблице 2.2.

Таблица 2.2 – Сбор нагрузок на перекрытие 5-го этажа

Вес перегородок

Ветровая нагрузка

Ветровая нагрузка – определяется как сумма средней и пульсационной составляющей.

Пульсационная составляющая в ПК ЛИРА-САПР 2013 добавляется автоматически при приложении к схеме средней составляющей ветровой нагрузки , которая определяется по формуле

,

где - нормативное значение ветрового давления, для 3 ветрового района ;

- коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления для высоты , для высоты ;

- аэродинамический коэффициент.

Согласно СП 20.13330.2011 Приложение Д.1.2 и Д.1.8 принимаются следующие схемы загружения ветровой нагрузкой в уровне плиты перекрытия (рисунок 2.1, 2.2):

Рисунок 2.1 Схема загружения плиты перекрытия ветровой нагрузкой по оси Х

Рисунок 2.2 Схема загружения плиты перекрытия ветровой нагрузкой по оси Y

Коэффициент надежности по ветровой нагрузке, следует принимать равным 1,4.

2.1.4. Загружения расчетной схемы.

Первое загружение – статическое загружение:

Постоянная нагрузка (вес стен, полов, перегородок ограждений балконов, собственный вес элементов).

Второе загружение – статическое загружение:

Третье загружение – статическое загружение:

Ветровая нагрузка (ветер по оси Х).

Четвертое загружение – статическое загружение:

Ветровая нагрузка (ветер по оси Y).

Данное загружение учитывается как кратковременная нагрузка малой длительности.

Пятое загружение – динамическое загружение (пульсационная составляющая ветровой нагрузки)

Данное загружение учитывается как кратковременная нагрузка малой длительности.

Шестое загружение - то же (при ветре с права).

Матрица масс для 5го и 6-го загружений собирается из 1го загружения.

2.1.5 Расчетные сочетания усилий.

Расчет конструкций и оснований по предельным состояниям первой и второй групп следует выполнять с учетом неблагоприятных сочетаний нагрузок или соответствующих им усилий. Эти сочетания устанавливаются из анализа реальных вариантов одновременного действия различных нагрузок для рассматриваемой стадии работы конструкции.

В ПК Лира формирование расчетных сочетаний усилий выполняется автоматически по заранее установленным пользователем параметрам. К таким параметрам относятся:

- коэффициенты надежности (служат для перехода от расчетных нагрузок к нормативным), для постоянных – 1,1, кратковременных - 1,2, ветровой и снеговой нагрузки 1,4 ;

- доля длительности (определяет длительную составляющую нагрузки),

- группа взаимоисключающих загружений;

- знакопеременность (учет изменения направления нагрузки).

Статические нагрузки заданы в соответствии с п. 2.1.5, после чего составляется таблица динамических загружений, после этого составляется таблица расчетных сочетаний усилий по параметрам.

2.1.6 Результаты расчета

Результаты расчета разбиты на следующие разделы:

- перемещения узлов

- усилия (напряжения) в элементах

- армирование плит перекрытия.

2.1.6.1 Составление таблиц РСН

По завершении расчета «ПК Лира» по данным расчета составляются таблицы расчетных сочетаний нагрузок (РСН), которые представлены на рисунке 2.3

Рисунок 2.3 – Составление таблиц РСН

2.1.6.2 Анализ перемещений и усилий в элементах

Перемещение узлов конечных элементов плиты перекрытия по оси Z изображены на рисунке 2.4, усилия – на рисунках 2.5, 2.6.

Рисунок 2.4 Прогибы плиты перекрытия 5-го этажа

Рисунок 2.5 Эпюра моментов Мх на 1 пог. м

Рисунок 2.6 Эпюра моментов Мy на 1 пог. м

2.2 Конструирование

Расчет арматуры произведен с помощью "ЛИР-АРМ" из ПК ЛИРА.

_{В первую очередь необходимо назначить материалы элементам конструкции: бетон, арматуру, а также тип конструкции.}

_{Задание типа конструкции: плита перекрытия считается как оболочка.}

_{Задание марки бетона: в проекте принят тяжелый бетон марки B25, предельная ширина раскрытия трещина аcrc1 = 0,4 мм аcrc2 = 0,3 мм. Условия твердения – естественные, условия эксплуатации – обычные. Задание типа арматуры: В качестве продольной арматуры принята арматура марки А-III, поперечной – А-I, максимальный диаметр стержня – 40 мм.}

При расчете по двум группам предельных состояний программа подобрала арматуру: схемы армирования вынесены на листы КЖ.

Рисунок 2.4 Верхняя арматура по оси X

Рисунок 2.5 Верхняя арматура по оси Y

Рисунок 2.6 Нижняя арматура по оси Х

Рисунок 2.7 Нижняя арматура по оси Y

В соответствии с полученными результатами принимаем верхнее и нижнее армирование: верхнее армирование принимаем отдельными стержнями диаметром 12 мм с шагом 200 мм над опорами в направлении оси Х и направлении оси Y; нижнее армирование принимаем с рабочей арматурой по обоим направлениям – по оси Х диаметром 8 мм с шагом 200 мм и по оси Y диаметром 10 мм с шагом 200 мм.