РАСЧЕТЫ МЕХАНИКИ И ПРОЧНОСТИ КОНСТРУКЦИЙ


Прочностной расчет пятиэтажного кирпичного здания общежития на основное 
и особое сочетание нагрузок

На основании заключенного договора между нашей организацией и ООО «ЧерноморСтройПроект» летом 2008 года был проведен прочностной расчет пятиэтажного кирпичного здания общежития на основное и особое сочетание нагрузок. Рабочая документация (поэтажные планы, план свайного поля и т.п.) предоставлены заказчиком. Строительство здания будет проходить в п. Новомихайловский Туапсинского района.

Дизайн проект общежития

Дизайн проект общежития

План типового этажа

 

После тщательной проработки представленных графических материалов последовательно были созданы: «нулевой» этаж – техподполье, первый этаж, типовые этажи со 2-го по 4-й, а также последний жилой этаж – 5-й и каркас крыши с покрытием.

Крыша - металлокаркас с деревянными стропилами

Общий вид расчетной модели общежития

 

Описание конструкции здания:
Конструктивно схема здания представляет собой кирпичное сооружение, с продольными и поперечными несущими стенами. Фундамент - монолитный ж/б ростверк по буронабивным сваям. Стены техподполья - монолитные ж/б 500, 400, 300 мм из бетона класса В10. Стены здания выполняются кладкой из глиняного обожженного кирпича. Перекрытия этажей - монолитные ж/б толщиной 160 мм из бетона класса В20. Перегородки внутри здания кирпичные толщиной 120 и 65 мм. Крыша здания двускатная со стропилами из досок (сосна), положенных на стальной каркас

Описание комплекса нагрузок:
Задание нагрузок проводилось в соответствии со СНиП 2.01.07-85* «Нагрузки и воздействия», а также СНКК 20-303-2002 «Нагрузки и воздействия ветровая и снеговая нагрузки (ТСН 20-302-2002 Краснодарского Края)».
Автоматически, с необходимым коэффициентом надежности по нагрузке, учитывается собственный вес конструкции. Также к постоянным нагрузкам были причислены и заданы веса перегородок санузлов и нагрузки от давления грунта на стены техподполья. Как кратковременные были приложены нормативные нагрузки на чердачные помещения, балконы, плиты перекрытия жилых комнат, служебные помещения, бытовые помещения (кухни, душевые, уборные), коридоры, вестибюли, лестницы с соответствующими коэффициентами надежности по нагрузке.
В соответствии с нормативными документами определяем, что место строительства находится в I-ом снеговом районе и III-ем ветровом районе. Данная информация позволит приложить к конструкции снеговое и ветровое воздействие. Принятая расчетная сейсмостойкость здания: 8 баллов.

Нагружения конструкции и внутреннего строения модели

Нагружения конструкции и внутреннего строения модели

 

Комбинация загружений и расчетные сочетания нагрузок: Расчет напряжений, действующих в элементах конструкции крыши (металлоконструкция и деревянная каркасная система), а также нагрузки на опоры фундамента проводился от действия линейной комбинации загружений. Множителями нагрузки в комбинации выступают значения коэффициентов надежности по нагрузке и коэффициенты сочетания. Для основного сочетания нагрузок наиболее неблагоприятным является комбинация, при которой все нагрузки действуют одновременно. При формировании комбинации учитывались коэффициенты сочетаний согласно п. 1.12 [СНиП 2.01.07-85* Нагрузки и воздействия] для основного сочетания и п. 2.1 [СНиП II-7-81 Строительство в сейсмических районах] для особого сочетания.

Комбинация загружений для наиболее неблагоприятного основного сочетания

Загружение

Тип загружения

Коэф. надежности
по нагрузке,

Коэф. сочетания,

Произведение
коэф.,

Постоянные

постоянные

1,1

1

1,1

Нормативная

кратковременные

1,3

0,9

1,17

Снег

кратковременные

1

0,9

0,9

Ветер

кратковременные

1,4

0,9

1,26

 

Таблица – Комбинация загружений для наиболее неблагоприятного особого сочетания

Загружение

Тип
загружения

Коэф. надежности по нагрузке,

Коэф. соче-тания

Произве-дение
коэф.,

Итоговый коэф. (сумма коэф. для одного загружения)

Постоянные

постоянные

1,1

0,9

0,99

1,155

Постоянные (вертик. сейсм.)

особое 15%

1,1

0,15

0,165

Нормативная

кратко-временные

1,3

0,5

0,65

0,845

Нормативная (вертик. сейсм.)

особое 15%

1,3

0,15

0,195

Снег

кратко-временные

1

0,5

0,5

0,65

Снег (вертик. сейсм.)

особое 15%

1

0,15

0,15

Сейсмика

(гориз.)

особое 100%

1

1

1

1

Основные параметры материалов, применяемых в конструкции, приведены в таблице ниже.

Название

Модуль Юнга [Н/мм^2]

Коэф. Пуассона

Плотность [кг/кб.мм]

Сосна

9000

0.01

5e-007

Сталь

200000

0.30

7.8e-006

Кладка

2080

0.25

1.8e-006

Бетон тяжелый В15

24000

0.20

2.503e-006

Бетон тяжелый В20

27500

0.20

2.503e-006

Бетон тяжелый В25

30000

0.20

2.503e-006

Результаты расчетов.

Проведение статического анализа показало, что максимальные напряжения вызваны комбинацией загружений с сейсмической нагрузкой. Об этом можно судить по анализу реакций в опорах. Результаты расчета приводятся для особого сочетания нагрузок, как для наиболее опасного.

Распределение напряжений по элементам конструкции

Стропильная система и металлоконструкция представляют собой единую конструкцию и воспринимают нагрузку совместно, что позволяет обеспечить равномерное распределение усилий между элементами конструкций. Максимальные напряжения в металлоконструкции не превышают 80 МПа. Расчетное сопротивление Стали3кп (С235) при коэффициенте условий работы y = 0,9 составляет: yR = 0,9*235 = 211 МПа. Таким образом, условие прочности Rmax < R (80 < 211) выполнено. Коэффициент запаса составляет: n = Rи / Rmax = 211/80 = 2,6. По карте эквивалентных напряжений для стропильной системы (Рис. 30) максимальные напряжения Rmax не превышают 5 МПа. Расчетные сопротивления древесины сосны согласно таблицы 3 [СТО 36554501-002-2006 Деревянные клееные и цельнодеревянные конструкции. Методы проектирования и расчета] при изгибе, сжатии и смятии вдоль волокон для II сорта древесины: Rи = Rс = Rсм = 13 МПа. Таким образом, условие прочности Rmax < R (5 < 13) выполнено. Коэффициент запаса составляет: n = Rи / Rmax = 13/5 = 2,6.

Для учета сейсмического воздействия были вычислены собственные частоты конструкции.

Далее был проведен расчет и проверка армирования ж/б плит, колонн, ростверка, каменных стен и перекрытий. Примеры вывода расчетной информации показаны на рисунках ниже.

Пример армирования балконной плиты

Пример армирования колонны

Пример проверки кирпичной кладки

 

Также в качестве наглядного вывода результатов может быть приведена карта коэффициентов использования арматуры в плитах перекрытия.

Вывод коэффициентов использования арматуры в плитах перекрытия

 

Из карты видно - коэффициенты использования арматуры меньше единицы. Можно сделать вывод о том, что применяемое армирование обеспечивает прочность по первой и второй группам предельных состояний.

По результатам расчета каменных конструкций видно, что для всех конструктивных элементов коэффициенты использования меньше единицы. Следовательно, условие прочности кирпичных стен выполнено. Расчетное армирование каменных конструктивных элементов не требуется. Необходимо выполнить конструктивное армирование, предусмотренное п. 7.6.13 [СП 31-114-2004 Правила проектирования жилых и общественных зданий для строительства в сейсмических районах].

И, наконец, в соответствии с СП 50-102-2003 «Проектирование и устройство свайных фундаментов» был проведен расчет свай, результаты которого показали, что обеспечивается несущая способность сваи-стойки по грунту и по материалу, а также проходит расчет свай на совместное действие вертикальной и горизонтальной сил и момента и действие поперечной силы.

© ООО НТЦ "АПМ" 2018. Все права защищены
Создание сайтов
Студия дизайна «Веб-Арена»