Министерство образования и науки РК
Казахская Головная Архитектурно-Строительная Академия
СРМП
по предмету: Особенности проектирования зданий в сейсмических районах
на тему: «Определение усилий в железобетонном каркасе одноэтажного производственного здания»
Выполнил :ст.гр. МСтр-10(1) Поташов А.П.
Проверила: Келемешев А.Д.
Алматы 2011г.
Определение усилий в железобетонном каркасе одноэтажного производственного здания.
А. Исходные данные.
Одноэтажное двухпролетное бескрановое здание размерами в плане 70х40 м и высотой до несущих конструкций покрытия 6 м(рис.1). Колонны железобетонные с поперечным сечением 400х400 мм из бетона класса В25, расположены с шагом 6 м, жестко защемлены в столбчатые стаканные фундаменты и на них шарнирно опираются стропильные балки. Двухскатные предварительно напряженные железобетонные стропильные балки двутаврового сечения пролетом 18 м по серии 1.462.1-16 несут сборные железобетонные ребристые плиты покрытия размерами 3х6 м по СТ РК 938-92. Кровля рулонная с утеплителем из ячеистого бетона. Наружные стены в виде навесных стеновых панелей из ячеистого бетона по СТ РК 957-93. Железобетонная часть фахверковых стоек имеет сечение 400х400 мм, а верхняя часть выполнена в виде сварного металлического двутавра полками 200х10 мм и стенкой 240х6 мм.
Сейсмичность площадки строительства – 7 баллов.
Снеговой район –2.
Грунты 2 категории по сейсмическим свойствам.
В табл. 1 приведены значения нормативных и расчетных вертикальных нагрузок.
Таблица 1.
|
Нагрузки |
Ед. измерения |
Нормативная нагрузка |
Коэффициент |
Расчетная нагрузка |
|
|
Надежности по нагр. |
Сочетания нагр. |
||||
|
1.Вес колонны 2.Вес фахверк. стойки 3.Вес стеновой панели (1.2х6м) 4.Вес оконного остеклен. 5.Вес ворот, включ. вес рам 6.Вес стропильн. балки 7.Вес плит покрытия с замоноличенными швами 8.Вес утеплителя 9.Вес кровли 10.Вес снега |
кН Кн Кн кПа кПа кН кПа кПа кПа кПа |
30 24 12 0.5 3.8 56 1.45 0.6 0.47 0.7 |
1.1 1.1 1.1 1.1 1.1 1.1 1.1 1.2 1.1 1.4 |
0.9 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9 0.5 |
29.7 23.76 11.88 0.495 3.762 55.44 1.436 0.648 0.465 0.49 |
Б. Расчет каркаса в поперечном направлении здания.
1. Определяем перемещения колонн от действия единичных горизонтальных сил, приложенных в уровне верха колонн.
Момент инерции поперечных сечения колонн каркаса:
Момент инерции железобетонной части стойки торцевого фахверка:
Момент инерции поперечного сечения металлической части фахверковой колонны:
Жесткость железобетонных колонн:
Жесткость железобетонной части фахверковой стойки:
Жесткость металлической части фахверковой стойки:
Перемещения верха колонн каркаса:
Перемещения верха фахверковой стойки:
2. Определяем жесткость каркаса здания на уровне верха колонн:
3. Определяем вес здания, сосредоточенный в уровне верха колонн:
а) от веса снега, кровли, утеплителя и плит покрытия с замоноличенными швами:
б) от веса стропильных балок:
в) от веса вертикальных связей между стропильными конструкциями:
г) от веса распорок:
д) от веса стен, расположенных выше колонн:
е) от ¼ веса колонн и стоек фахверка:
ж) от ¼ веса стен, расположенных в пределах высоты колонн:
;
4. Определяем период собственных колебаний каркаса здания в поперечном направлении:
5. Определяем коэффициент динамичности для каркаса здания:
6. Определяем расчетную сейсмическую нагрузку, действующую на поперечные рамы каркаса здания
Где - коэффициент, учитывающий ответственность здания.
- коэффициент, учитывающий конструктивное решение здания.
- коэффициент, учитывающий высоту (этажность) здания, вычисляется по формуле , но ограничивается пределами ,
А=0.125 – коэффициент сейсмичности для площадки с сейсмичностью 7 баллов,
- коэффициент динамичности.
- коэффициент, учитывающий способность конструкций здания к рассеиванию (поглощению) энергии.
- коэффициент, зависящий от формы деформирования здания при его колебаниях по i-ой форме собственных колебаний и от места расположения нагрузки.
7. Определяем расчетную горизонтальную сейсмическую нагрузку, приходящуюся на одну колонну. Она включает горизонтальную сейсмическую нагрузку от покрытия, приложенную в уровне верха колонн, горизонтальную нагрузку от собственного веса колонн и горизонтальную нагрузку от веса участков стен и перегородок, расположенных в пределах высоты колонн.
Расчетная сейсмическая нагрузка от покрытия здания, приложенная к верху колонн и приходящаяся на одну колонну:
Горизонтальная нагрузка от собственного веса колонн прикладывается сосредоточенной в уровне середины колонны (или в виде распределенной нагрузки по длине колонн):
Горизонтальная нагрузка от веса участков стен и перегородок, расположенных в пределах высоты колонн:
8. Определяем расчетные нагрузки, действующие на колонны при особом сочетании нагрузок с учетом сейсмического воздействия.
Для средних колонн по оси «Г», помимо горизонтальной сейсмической силы, действует продольная сила от веса покрытия с грузовой площади 6х18 м и собственного веса колонны:
Для средних колонн по осям «А» и «Ж», помимо горизонтальной сейсмической силы действует продольная сила от веса покрытия с грузовой площадью 6х9 м, собственного колонны, веса стеновых панелей и окон:
9. Определяем величины дополнительных сейсмических нагрузок в уровне верха колонн, вызванных кручением здания при сейсмическом воздействии (от покрытия; участков стен, расположенных выше верха колонн; снега; рис 2.)
В соответствии с п.2.12.3 при расчете зданий длиной или шириной более 30 м, помимо горизонтальной сейсмической нагрузки, необходимо учитывать горизонтальный крутящий момент относительно вертикальной оси здания, проходящий через его центр жесткости. Расчетное значение этого крутящего момента следует принимать не менее величины, определенной по формуле:
Значение условного эксцентриситета принимается не менее 0.05В, где В – размер здания в плане и направлении, перпендикулярном действию силы . При расчете в поперечном направлении В=75м;
Угловая жесткость здания в уровне покрытия вычисляем по формуле:
Где - жесткости каждой вертикальной конструкции в уровне соответственно в продольном и поперечном направлениях;
- расстояния каждой вертикальной конструкции соответственно до продольной и поперечной осей, проведенных через центр жесткостей здания.
Так как здание симметрично в плане, то центр его жесткости совпадает с точкой пересечения осей симметрии здания.
25573.6 кНм/рад.
Вычисляем полную горизонтальную нагрузку в уровне верха колонн каркаса по формуле:
Для колонн крайних рядов ( по осям «Г-1» и «Г-14»):
Для колонн по осям «2» и «13»
Для колонн по осям «3» и «12»
Для колонн по осям «4» и «11»
Для колонн по осям «5» и «10»
Для колонн по осям «6» и «9»
Для колонн по осям «7» и «8»
10. Подбираем продольное армирование и поперечное армирование колонн.
Для колонн по осям «Г-2» и «Г-13» усилия в опорном сечении составляют:
кН;
Условие прочности нормального сечения:
Для бетона класса В25 имеем:
Для арматуры класса А-III имеем:
Сжатая зона бетона определяется по формуле:
Требуемая продольная арматура:
Принимаем продольную арматуру из 6 16 А-III,
Проверим достаточность поперечной арматуры из двухсрезных хомутов с шагом s=250мм, для которой
Принимаем
Тогда прочность по поперечной силе:
т.е. несущая способность сечения больше действующей поперечной силы
Для колонн по осям «А-2», «А-13», «Ж-2» и «Ж-13» усилия в опорном сечении составляют:
К величине изгибающего момента от сейсмических сил добавляются момент от эксцентриситета приложения вертикальной нагрузки от стропильных ферм и крепления навесных панелей.
Сжатая зона бетона:
Принимаем продольную арматуру из 6 20 А-III,
Прочность по поперечной силе при двухсрезных хомутах 10 А-I :
где
Существенно больше действующей поперечной силы (25.56 кН).
Рис. 1. План и разрезы здания.
Рис. 2. План здания в повороте(1-центр масс, 2-центр жесткостей).
Скачать курсовую: