Введение
Расчет выполнен программным комплексом "ЛИРА-САПР 2017".
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
Типы используемых конечных элементов указаны в документе 1.
В этом документе, кроме номеров узлов, относящихся к соответствующему элементу, указываются также номера типов жесткостей.
В расчетную схему включены следующие типы элементов: Tип 10. Универсальный пространственный стержневой КЭ.
Координаты узлов и нагрузки, приведенные в развернутых документах 4,6,7, описаны в правой декартовой системе координат.
Расчет выполнен на следующие загружения: загружение 1 - статическое загружение загружение 2 - статическое загружение загружение 3 - статическое загружение загружение 4 - статическое загружение загружение 5 - статическое загружение загружение 6 - статическое загружение загружение 7 - статическое загружение загружение 8 - статическое загружение загружение 9 - статическое загружение
загружение 10 - динамическое (сейсмика СНиП РК 2.03-30-2006) загружение 11 - динамическое (сейсмика СНиП РК 2.03-30-2006) загружение 12 - динамическое (сейсмика СНиП РК 2.03-30-2006)
В расчете учитывается заданное количество форм собственных колебаний (KF).
Количество динамических составляющих равно количеству форм собственных колебаний, по которым раскладывается динамическая нагрузка. Значения сейсмических нагрузок, соответствующих каждой форме собственных колебаний, вычислены согласно положениям строительных норм Казахстана, СНиП РК 2.03-30-2006.загружение 10,11,12 - динамическое (сейсмика СНиП РК 2.03-30-2006)
В расчете учитывается заданное количество форм собственных колебаний (KF).
Количество динамических составляющих равно количеству форм собственных колебаний, по которым раскладывается динамическая нагрузка.
Значения сейсмических нагрузок, соответствующих каждой форме собственных колебаний, вычислены согласно положениям строительных норм Казахстана, СНиП РК 2.03-30-2006.
Расчет выполнен на следующие виды нагрузок: 1- постоянная 1(собственный вес конструкций); 2- постоянная 2(вес конструкции пола);
3- постоянная 3(вес конструкции покрытия);
4- постоянная 4(вес наружного заполнения); 5- постоянная 5(вес внутренних стен);
6- постоянная 7(вес ЛК);
7- кратковременная 1(полезная);
8- кратковременная 2(снег);
9- нагрузка от сейсмического воздействия в продольном направлении здания (сейсмическая нагрузка);
10- нагрузка от сейсмического воздействия в поперечном направлении здания (сейсмическая нагрузка);
11- нагрузка от сейсмического воздействия в вертикальном направлении здания (сейсмическая нагрузка);
Исходные данные
Условия площадки строительства:
-расчетная снеговая нагрузка для I снегового района - 0,7 кПа (70 кг/м2)
-скоростной нормативный напор ветра для III ветрового района- 0,38 кПа(38 кг/м2)
-сейсмичность района строительства- 8 баллов.
Рассчитываемая конструкция здания представляет собой девяти этажное здание с подвалом. Железобетонный каркас надземной части состоит из монолитных колонн квадратного сечения размером 55х55 см. Ригели монолитные прямоугольного сечения высотой размером 55х60 см. Опирание плит перекрытия. Наружное ограждение из теплоблоков толщиной
20 см. с дополнительной теплоизоляцией. Перекрытия и покрытие из монолитных железобетонных плит толщиной 200 мм. Лестничные марши монолитные. Фундамент железобетонный, ленточный. Лента толщиной 500 мм и шириной 1200 и 900 мм. Конструктивная схема здания каркасная, рамно-связевая.
Расчет несущих конструкций здания производился методом конечных элементов с помощью программного комплекса «Лира –САПР 2017».
Расчет выполнен на основные и особые сочетания нагрузок в соответствии с требованиями СНиП 2.01.07-85 «Нагрузки и воздействия». В особых сочетаниях принимались сейсмические нагрузки вызванные расчетным сейсмическим воздействием в соответствии со СНиП РК 2.03-30- 2006 «Строительство в сейсмических районах».
При определении сейсмических нагрузок согласно СНиП РК 2.03-30- 2006 принимались следующие значения коэффициентов:
При определении сейсмических нагрузок согласно СНиП РК 2.03-30- 2006 принимались следующие значения коэффициентов: Аг=0.125, Ав=0.08, k1=1.0, k2=0.3, k3=1.42, ko=1.6, ky=1.0.
Класс бетона В30. Арматура класса A-III.
В расчете учтены требования следующих норм: СНиП 2.01.07-85
«Нагрузки и воздействия», СНиП РК 5.03-34-2005 "Бетонные и железобетонные конструкции", СНиП РК 2.03.-30-2006 «Строительство в сейсмических районах».
Общий вид расчётной схемы По осям Х, У, Z.
При расчете на особое сочетание нагрузок коэффициенты сочетаний приняты для постоянных - 0.9, кратковременных - 0.5.
При определении сейсмических нагрузок учитывалось 15 пространственных собственных форм колебаний здания.
Для основных форм колебаний были учтены наиболее невыгодные направления сейсмических воздействий.
В соответствии с п. 516 СНиП РК 2.03.-30-2006 «Строительство в сейсмических районах», был учтен горизонтальный крутящий момент.
Расчет здания производился на предмет определения максимальных усилий.
Расчет несущих конструкций здания производился методом конечных элементов с помощью программного комплекса Лира-САПР. Расчет выполнен на основные и особые сочетания нагрузок в соответствии с требованиями СНиП 2.01.07-85 «Нагрузки и воздействия».
В расчете заложены следующие материалы:
Ø прочность бетона класса В25 для конструкций здания: фундамента, стен, перекрытий, покрытия, колонн, ригелей;
Ø арматура класса А-I для хомутов, А-III – расчетная для всех несущих конструкций.
Расчетные сочетания усилий.
Вычисление расчетных сочетаний усилий производится на основании критериев, характерных для соответствующих типов конечных элементов – стержней, плит. В качестве таких критериев приняты экстремальные значения напряжений в характерных точках поперечного сечения элемента. При расчете учитываются требования нормативных документов и логические связи между загружениями.
Основой выбора невыгодных расчетных сочетаний усилий служит принцип суперпозиции. Из всех возможных сочетаний, отбираются те РСУ, которые соответствуют максимальному значению некоторой величины, избранной в качестве критерия и зависящей от всех компонентов напряженного состояния:
а) для стержней — экстремальные значения нормальных и касательных напряжений в контрольных точках сечения, которые показаны на рисунке
б) для элементов, находящихся в плоском напряженном состоянии
— по огибающим экстремальным кривым нормальных и касательных напряжений по формулам:
Обозначения приведены на рисунке. Нормальные напряжения вычисляются в диапазоне изменения углов от 90° до -90°, а касательные от 90° до 0°. Шаг изменения углов 15°.
в) для плит применяется аналогичный подход — расчетные формулы приобретают вид:
сил.
Кроме того, определяются экстремальные значения перерезывающих
г) для оболочек также применяется аналогичный подход, но
вычисляются напряжения на верхней и нижней поверхностях оболочки с учетом мембранных напряжений и изгибающих усилий.
Модальный анализ. Собственные формы. Инерционные нагрузки Формы колебаний представлены в таблице результатов расчета
«Формы собственных колебаний».
Для каждой из учтеных в динамическом загружении форм колебаний конструкции напечатана частота этой формы (круговые частоты w в радианах, частоты f в герцах, периоды колебаний Т в секундах). Они связаны зависимостями:
Для каждой из учитываемых форм собственных колебаний напечатаны соотношения между величинами амплитуд в узлах расчетной схемы по каждой из разрешенных задачей степени свободы в узле. Наибольшая величина амплитуды назначается 1000, значения остальных величин амплитуд определяются в долях от 1000.
Инерционные нагрузки в узлах расчетной схемы по направлениям степеней свободы, разрешенных расчетной схемой, могут использоваться для анализа вклада каждой из учтенных форм собственных колебаний в прочностной расчет либо для дальнейших численных исследований конструкции. Для контроля выведено заданное распределение весов масс. Распределение весов масс указывает, например, как были распределены массы для собственного веса конструкции в указанные узлы сосредоточения.
Выводы по расчетам
Выводы расчетов: армирование несущего железобетонного каркаса здания обеспечивает необходимый уровень сейсмобезопасности здания и отвечает требованиям СНиП РК 2.03-30-2006 «Строительство в сейсмических районах».