Конструкции2 (1222997), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Рис. 2.2 – Разрез здания.
2.5.1. Последовательность проведения расчета.
- построение пространственной КЭ расчетной модели;
- задание нагрузок на модель (см. таблицы 1-:-4);
- статический расчет модели (см. протокол расчета – приложение 1);
- динамический расчет (см. протокол расчета – приложение 2);
- окончательный статический расчет модели (см. протокол расчета – приложение 3);
Конструктивный расчет (определение требуемого армирования):
- для пластинчатых элементов, моделирующих железобетонные плиты и стены, определены теоретические значения погонной (на 1 метр ширины) продольной и поперечной арматуры в узлах кончено-элементной сетки.
2.5.2. Материалы конечно-элементного проекта.
Цветовое изображение материалов расчетной схемы.
Цветовые изображения материалов расчетной схемы приводятся для типичных этажей здания:
– техническое подполье
– первый этаж
– типовой этаж
Техническое подполье (фрагмент расчетной схемы)
Первый этаж (фрагмент расчетной схемы)
Типовой этаж (фрагмент расчетной схемы)
Чердак (фрагмент расчетной схемы)
Выход на кровлю (фрагмент расчетной схемы)
Цветовое изображение нагрузок на плиты.
В этом разделе показаны схемы установки нагрузок на стены техподполья и плиты перекрытий типичных этажей здания.
Стены технического подполья.
Нагружение 5 Постоянная – Давление грунта.
Плита перекрытия на отм. 0.000.
Нагружение 2 Постоянная – Вес полов и перегородок.
Нагружение 3 Кратковременная – Полезная.
Плита перекрытия типового этажа.
Нагружение 2 Постоянная – Вес полов и перегородок.
Нагружение 3 Кратковременная – Полезная.
Плита перекрытия чердака
Нагружение 2 Постоянная – Вес полов и перегородок.
Нагружение 3 Кратковременная – Полезная.
Плита покрытия.
Нагружение 2 Постоянная – Вес конструкции кровли
Нагружение 3 Кратковременная – Полезная.
Нагружение 4 Кратковременная – Снеговая.
2.6. Статический расчет.
Расчет позволяет определить усилия и напряжения в элементах и перемещения узлов системы при действии статических нагрузок. Задача сводится к решению системы линейных алгебраических уравнений вида:
KU=P,
где K – матрица жесткости системы,
U – вектор узловых перемещений,
P – вектор узловых нагрузок, соответствующий случаям нагружений или комбинаций нагружений.
На данном этапе производим расчет КЭ модели загруженной шестью статическими нагружениями (см. табл.5). Протокол статического расчета приведен в приложении 2.
2.7. Динамический расчет.
Динамический расчет обусловлен определением частот и форм собственных колебаний. При определении собственных частот и форм решается следующая обобщенная задача:
(K+ω2iM)Vi=0
Здесь K – матрица обычной жесткости системы,
М – матрица масс системы,
Vi – вектор i-й формы статической неустойчивости,
ω2i – квадрат i-й собственной круговой частоты системы.
Для анализа колебаний системы описываем ее инерционные характеристики путем задания динамических масс. Динамические массы от собственного веса несущих конструкций (загружение 1) генерируются автоматически в зависимости от плотности материалов. Для других загружений задаем комбинацию масс, согласно расчетным сочетаниям нагрузок, по которым внешние нагрузки будут преобразованы в динамические массы дополнительно к собственной массе элементов (комбинацию масс см. табл. 5). Протокол динамического расчета приведен в приложении 3. Характеристики и изображения форм собственных колебаний приведены ниже.
Комбинация масс эксплуатационного загружения Таблица 5
| № нагружения | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| Коэффициент | 1,00 | 1,00 | 1,00 | 0,95 | 1,00 |
Первая форма собственных колебаний.
Вторая форма собственных колебаний.
Третья форма собственных колебаний.
Четвертая форма собственных колебаний.
2.8 Определение пульсационной составляющей ветровой нагрузки.
Пульсационная составляющая ветровой нагрузки, действующая по направлению оси Y:
Пульсационная составляющая ветровой нагрузки, действующая по направлению оси Х:
Cтатический расчет с учетом квазистатических нагрузок от динамических воздействий
Расчет позволяет определить усилия и напряжения в элементах и перемещения узлов системы при действии статических нагрузок. Задача сводится к решению системы линейных уравнений вида:
KU=P,
где, K – матрица жесткости системы;
U – вектор узловых перемещений;
P – вектор узловых нагрузок, соответствующий случаям нагружений или комбинаций нагружений.
На данном этапе производим расчет конечно-элементной модели загруженной всеми нагрузками (9 нагружений), включая нагрузки, сформированные в результате динамического расчета. Протокол статического расчета приведен в приложении 3.
2.9. РЕЗУЛЬТАТЫ СТАТИЧЕСКОГО РАСЧЕТА.
2.9.1 Комбинации нагрузок.
Для оценки некоторых результатов помимо расчетных сочетаний усилий требуются комбинации нагрузок (воздействий) на КЭ модель. Комбинацию нагрузок составлены в соответствии СП 20.13330.2011 «Нагрузки и воздействия» Актуализированная редакция и СНиП II-7-81* “Строительство в сейсмических районах” Актуализированная редакция (см. табл. 6).
Наиболее характерные перемещения от различных комбинаций представлены ниже.
Комбинация нагрузок. Таблица 6
| № комбинации | Наименование комбинации | Номер нагрузки (воздействия) на КЭ модель (см. табл.5) | ||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | ||
| 1 | Эксплуатационная | 1 | 1 | 1 | 0,95 | 1 | 0 | 0 |
| 2 | Ветер - по оси Y | 1 | 1 | 1 | 0,95 | 1 | 1 | 0 |
| 3 | Ветер - по оси Х | 1 | 1 | 1 | 0,95 | 1 | 0 | 1 |
Перемещения по комбинациям:
Перемещения по комбинации 1
Коэффициент K = 1000
Max:Узел 23574, Ux=0.714 мм Min:Узел 44092, Ux=-0.237 мм
Max:Узел 23651, Uy=0.703 мм Min:Узел 23582, Uy=-0.723 мм
Max:Узел 1682, Uz=0.026 мм Min:Узел 2762, Uz=-12.796 мм
Перемещения по комбинации 2
K = 1000
Max:Узел 23574, Ux=0.829 мм Min:Узел 44092, Ux=-0.247 мм
Max:Узел 23651, Uy=2.503 мм Min:Узел 22344, Uy=-0.199 мм
Max:Узел 1682, Uz=0.031 мм Min:Узел 2762, Uz=-12.745 мм
Перемещения по комбинации 3
K = 1000
Max:Узел 23574, Ux=1.068 мм Min:Узел 44092, Ux=-0.221 мм
Max:Узел 23651, Uy=0.608 мм Min:Узел 23582, Uy=-0.730 мм
Max:Узел 1682, Uz=0.026 мм Min:Узел 2762, Uz=-12.816 мм
Результаты:
-
Максимальное смещение верха здания от основного сочетания нагрузок – 2,5мм. Допустимое смещение верха здания от основных сочетаний нагрузок – 80 мм (h/500).
-
Максимальная осадка от основного сочетания нагрузок – 12,8мм.
Первая и третья формы собственных колебаний имеют поступательные направления вдоль глобальных осей координат Х и Y, вторая форма собственных колебаний является крутящей вокруг оси Z.
Вывод: Несущие конструкции здания удовлетворяют нормативным требованиям прочности, жесткости и устойчивости.
2.10. Расчетное армирование.
Расчет арматуры проводится по прочности и трещиностойкости по расчетным сочетаниям усилий РСУ.
Характеристика бетона и арматуры необходимые для конструктивного расчета (физико-механические свойства материалов приняты в соответствии со СП 63.13330.2012 «Бетонные и железобетонные конструкции»):
- вид бетона – мелкозернистый группы Б;
- класс бетона – В25;
- коэффициент условий работы бетона Gb (без учета коэффициента yb2 – учитывается автоматически в зависимости от длительности рассматриваемой комбинации усилий):
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
