7. Конструкции (Жилой 10-этажный дом с подземным паркингом и магазином в г. Хабаровске)

2 Расчетно – конструктивный разделДП 270102.65.01.01.ПЗ-149Изм.ЛистРуковод.№ докум.Консульт.Магдалинский А.Н.Н.контр.Магдалинский А.Н.Разраб.Утв.ПодписьДатаЛит.Магдалинский А.Н.Чиж И.А.Жилой 10-этажный дом с подземнымпаркингом и магазином вг. Хабаровск.ЛистЛистовФГБОУ ВО ДВГУПСкаф. СКЗиС, 20162.1 Расчёт здания в программном комплексе «Лира»2.1.1 Исходные данныеИсходные данные для модели здания – архитектурно строительныечертежи: фасад здания. план, разрезРисунок 2.1 - Фасад здания.ЛистИзм.Лист№ докум.ПодписьДатаДП 270102.65.01.01.ПЗ-149Рисунок 2.2 – План типичного этажа.ЛистИзм.Лист№ докум.ПодписьДатаДП 270102.65.01.01.ПЗ-149Рисунок 2.3 – Разрез здания.ЛистИзм.Лист№ докум.ПодписьДатаДП 270102.65.01.01.ПЗ-149Исходные данные по материалам и сечениям:Бетон класса В25 с характеристиками согласноСП 63.13330.2012 таблицы 6.7 – 6.11: R(b)=14,5 МПа, R(bt)=1,05 МПа,Е(b)=30000 МПа;Рабочая арматура класса А400 с характеристикамисогласно СП 63.13330.2012 таблицы 6.14 R(s)=R(sc)=350 МПа;Сечение колонн подвала – 900x900 мм;Сечение колонн офисных этажей – 600x600 мм;Толщина плит перекрытий и покрытий – 220 мм;Толщина плит лестничных клеток – 120 мм;Толщина фундаментной плиты – 500 мм;Толщина стен подвала – 500 мм;2.1.2 Компоновка расчётной схемыФундаментная плита, плиты перекрытий и покрытий, а также стены подваламоделировалиськонечнымэлементом№41(оболочка),колоннымоделировались стержневыми конечными элементами №10.

Сопряжениеколонн с конечными элементами №41 производилось при помощи численногоконечного элемента №10. Размеры ячеек приняты 0,3x0,3 м.Закрепление узлов фундаментной плиты и столбчатых фундаментовпроизводилось по X, Y, UZ. Коэффициенты постели варьировались в пределахот 800 до 1000 т/м3ЛистИзм.Лист№ докум.ПодписьДатаДП 270102.65.01.01.ПЗ-149КИЖЕДГВБАРисунок 2.4 - Схема распределения коэффициентов постелифундаментной плиты и столбчатых фундаментовЛистИзм.Лист№ докум.ПодписьДатаДП 270102.65.01.01.ПЗ-149Результат компоновки схемы представлен на рисунке 2.5.Рисунок 2.5 - Общая схемаСбор нагрузок осуществлялся согласно СП 20.13330.2011.

Жёсткостьжелезобетонных конструкций задавалась с учётом развития пластическихдеформаций. Модуль упругости стержневых конечных элементов задавалсяпониженным. Коэффициент понижения равен для стержней – 0,6, для плит –0,3.ЛистИзм.Лист№ докум.ПодписьДатаДП 270102.65.01.01.ПЗ-1492.1.2.1 Моделирование статических загруженийТаблица 2.1 – Сбор нагрузокНаименованиеСобственный весконструкцийПолезнаянаперекрытияПолезнаянафундаментнуюплитуВесснеговогопокроваНагрузка на стеныподвала от грунтаПолезная от весакровлиНормативная т/м2Автоматическиγ(f)1,1Расчетная т/м2Автоматически0,21,20,240,31,20,360,0861,40,121,8*0,32*2,9=1,71,152,00,151,30,2Конструкция самонесущих стен – штукатурка, кирпичная кладка,утеплитель, металлический каркас облицовкиЗагружение 6 – ветровая нагрузка.Для того чтобы рассчитать сооружение на ветер с учетом пульсации,необходимо сформировать два загружения.

Одно из них, например, с номеромN1, является статическим и объявляется статическим ветровым для пульсации.В этом загружении задаются только узловые нагрузки, соответствующиеветровому воздействию в требуемом ветровом районе. Другое из них,например, с номером N2, является загружением весами масс сооружения.Именно загружение N2 и является собственно пульсационным. Заданиезагружения N2 может быть выполнено как с помощью непосредственногозадания узловой нагрузки по направлениям колебания масс, так и с помощьюфункции формирования динамического загружения из статического, например,с номером Nк (от собственного веса или любого другого статическоговертикального загружения). Для этого предназначен пункт Учет статическихЛистИзм.Лист№ докум.ПодписьДатаДП 270102.65.01.01.ПЗ-149загружений в меню Динамика, где требуется указать, что из загружения сномером Nк требуется сформировать динамическое загружение с номером N2 стребуемымкоэффициентомпреобразования.Приэтомпроизводитсяавтоматический сбор весов масс в узлы расчетной схемы.

При формированиитаблицы динамических загружений для пульсационного загружения N2указывается, что N1 является соответствующим статическим загружением.А)Б)Рисунок 2.6 - Ветровая нагрузка: А) Статическая составляющая ветраБ) Мгновенное загружениеРисунок 2.7 - Задание характеристик для расчёта на динамическиевоздействияВетровую нагрузку задаём с учётом декремента колебаний равным 0,3 дляжелезобетонных конструкций и с учётом пульсации.ЛистИзм.Лист№ докум.ПодписьДатаДП 270102.65.01.01.ПЗ-149Согласно [14, п.

4], призматические сооружения. Коэффициент лобовогосопротивления находится по формуле:с() = ∗ (0) ,,(2.2.)Где C(x) - коэффициент лобового сопротивления;- коэффициент, зависящий от гибкости расчётной схемы зданияС (x0), зависящий от соотношения размеров сооружения в плане.() = (),(2.3.)- расчётная гибкость здания, зависящая от расчётной схемы здания.– гибкость, зависящая от соотношения размеров здания в плане.Гибкость находится по формуле:() = ,(2.4.)=30/17,5=1,7l – максимальный размер сооружения (l=30 м)b – минимальный размер сооружения (b=17,5 м)Принимаем консольную расчётную схему.lbРисунок 2.8 - Расчётная схема зданияСогласно принятой расчётной схеме, расчётная гибкость находится поформуле:() = 2 ∗ ,(2.5.)ЛистИзм.Лист№ докум.ПодписьДатаДП 270102.65.01.01.ПЗ-149(e)=2*1,7=3,4По таблице 2.2.

находим коэффициент kТаблица 2.2 – Таблица интерполяцииek50,6100,65200,75350,85500,91000,951По интерполяции находим коэффициент k=0.57При соотношении размеров в плане l/b=2.27 коэффициент Cx0=2.07.Cx=k*Cx(2.6.)Лобовой коэффициент сопротивления равен:Cx =0.57*2.07=1.18Расчёт ветрового давления начинается с выбора типа местности.Тип местности В – городские территории, лесные массивы и другиеместности, равномерно покрытые препятствиями высотой более 10 м.Нормативное значение средней составляющей ветровой нагрузки ω на высоте zнад поверхностью земли: = (0) ∗ ∗ (),(2.7.)где w(0) – нормативное значение ветрового давления (Хабаровск – IIIветровой район w(0)=0,38 кПа)k - коэффициент учитывающий изменение ветрового давления по высотеСx – коэффициент лобового сопротивления = 0,38 ∗ 0,5 ∗ 1,18 = 0,22кПаВысота грузовой площади равна высоте этажа здания – 3,3 м.

Такимобразом, для нахождения полосовой нагрузки q (кН/м) необходимо ветровоедавление ω (кПа) умножить на высоту этажа. = ∗ ℎ,(2.8.)q=0.22*3.3=0,726 кН/мДля нахождения сосредоточенной нагрузки на узел P( кН) необходимонагрузку q (Кн/м) умножить на шаг узлов (S, м)ЛистИзм.Лист№ докум.ПодписьДатаДП 270102.65.01.01.ПЗ-149 = ∗ ,(2.9.)P=0,726*0,5=0,51 кНТаблица 2.3 – Расчёт узловой нагрузкиЭтажОтм.kC(x)Перекр.W(0)WqPкПакПакН/мкН10.0000,50,220,7260,5123,30,560,250,8250,5736,60,6540,290,9570,67249,90,720,321,060,742513,20,7860,351,160,812616,50,8510,381,250,875719,80,8920,41,320,924823,10,9340,421,390,973926,40,9750,441,451,0151029,71,0160,461,521,0641,180,38Ветровую нагрузку следует приложить проективно в уровне перекрытий.Количествоучитываемыхпульсационныхсоставляющихвычисляетсяавтоматически в зависимости от предельной частоты в данном ветровом районев соответствии [табл.

11.5., 15]. Согласно [таблице 11.5, 15] при декрементеколебаний равном 0,3 и III ветровом районе предельная частота равна 1,2 Гц. Врасчёте получены частоты: 0,67;0,936; 2,3; 2,75 Гц. В расчёт пойдут двепульсационные составляющие: 0,67;0,936; 1,09, так как остальные превышаютнормативный предел. Максимальное ускорение верхнего этажа по расчету 0,07м/с2 (от пониженного нормативного значение пульсационной составляющей),что меньше предельного 0,08 м/с2.Суммарные усилия от ветра вычисляются по формуле:ЛистИзм.Лист№ докум.ПодписьДатаДП 270102.65.01.01.ПЗ-149T = T(кф + 1) + √Т12 + ⋯ + Т2кф ,(2.10.)Где T(кф) – усилия от данной формы колебанийТ(кф+1) – усилие от статического загружения ветром2.1.2.2 Полосовая нагрузка на расчитываемое перекрытиеДля расчитываемого перекрытия кроме сплошной поверхностной нагрузкизадавалась полосовая нагрузка с шириной полосы 6 метров.

Это делалось длятого чтобы учесть самое неблагоприятное армирование плиты. При сплошнойповерхностной нагрузке на перекрытие распределение пластических шарнировприведено на рисунке 2.9.Рисунок 2.9 - Схема образования пластических шарниров при сплошнойнагрузкеКак видно из рисунка, плита перекрытия, состоящая из конечных элементовв виде оболочки размером 0,25*0,25, разбивается на отдельные плиты сосвоимипластическимишарнирами.Приполосовойнагрузкакартинаформирования пластических шарниров иная.ЛистИзм.Лист№ докум.ПодписьДатаДП 270102.65.01.01.ПЗ-149Рисунок 2.10 - Схема образования пластических шарниров при полосовойнагрузкеЛира 9.6 учитывает самые неблагоприятные сочетания нагрузок.

Включивполосовую нагрузку в отдельное загружение и включив её в расчётноесочетание можно подобрать арматуру по самому неблагоприятному случаю.2.1.3 Результаты расчёта и анализ результатовПодбор армирования производился из расчета на РСУ, максимальныеусилия в элементах оценивались при создании РСН.Для оценки максимальных осадок создавалось пользовательское сочетаниенагрузок с вертикальными составляющими.Максимальная осадка здания показана на рисунке 2.11.ЛистИзм.Лист№ докум.ПодписьДатаДП 270102.65.01.01.ПЗ-149КИЖЕДГВБАРисунок 2.11 - Осадка здания, см (перемещения по оси z)ЛистИзм.Лист№ докум.ПодписьДатаДП 270102.65.01.01.ПЗ-149Нормативная осадка здания, согласно [13] равна 10 см.

Фактическаямаксимальная осадка здания равна 4,5, что меньше нормативной.Нормативная относительная разность осадок равна 0,002.Фактическаяотносительная разность осадок равна:=ℎ(1)−ℎ(2),(2.11.)Где d – относительная разность осадокh(1) – осадка первой точкиh(2) – осадка второй точкиS –расстояние между точкамиd= (33-29)/(2,1*1000)=0.0019что меньше допустимого значения.Для нахождения фактического крена здания необходимо определитьмаксимальные горизонтальные перемещения для последнего этажаотминимальной вертикальной и максимальной горизонтальной (ветровой)нагрузки.

Горизонтальные перемещения по осям X (в месте наименьшейжесткости) даны соответственно на рисунках 2.12.ЛистИзм.Лист№ докум.ПодписьДатаДП 270102.65.01.01.ПЗ-149ГВБРисунок 2.12 - Перемещения по оси XПредельный крен для многоэтажных зданий равен 0,005. Фактический кренрассчитывается по формуле:=()(2.12.)Где X(Y) – максимальные горизонтальные перемещения по оси X или по YH – высота здания от уровня цоколя до отметки кровлиi=73,5*0. 001/30=0.0024что меньше нормативного значенияЛистИзм.Лист№ докум.ПодписьДатаДП 270102.65.01.01.ПЗ-149Сравним фактический и нормативный прогиб плит перекрытия типовыхэтажей.