Файл: 3. Расчётноконструктивный раздел 1 Определение нормативных и расчетных величин нагрузок на каркас здания, создание расчетных сочетаний нагрузок.docx

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 08.11.2023

Просмотров: 31

Скачиваний: 1

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

3. Расчётно-конструктивный раздел

3.1 Определение нормативных и расчетных величин нагрузок на каркас здания, создание расчетных сочетаний нагрузок

3.1.1 Постоянные нагрузки

  1. Собственный вес конструкции определяется автоматически в расчетном комплексе ЛИРА-САПР с учетом нормативной плотности железобетона 25 кН/м3. Расчетный собственный вес конструкций определяется с коэффициентом надежности по материалу 1,1 (таблица. 7.1 [СП20.13330.2016]);

2. Постоянная площадная нагрузка от кровли, действующая на покрытие здания

Состав конструкции покрытия:



Рисунок 3.1.1 – Конструкция системы неэксплуатируемой крыши по монолитному железобетонному основанию

Таблица 3.1.1.1 Определение постоянной нагрузки от кровли, действующей на 1 м2 покрытия

Н ормативная площадная нагрузка от многослойной конструкции кровли на железобетонное основание = 100,8 кгс/м2 (0,1 тс/м2);

3. Постоянная площадная нагрузка от пола в санузле, действующая на перекрытие здания

Исходные данные (согласно «Ведомости конструктивных элементов»). Состав конструкции пола в помещении санузла:



Рисунок 3.1.1.2 – Конструкция системы пола в санузле по монолитному железобетонному основанию

Таблица 3.1.1.2 Определение постоянной нагрузки от многослойной конструкции пола, действующей на 1 м2 железобетонного основания

Н ормативная площадная нагрузка от многослойной конструкции пола в санузле на 1 м2 железобетонного основания = 306 кгс/м2 (0,31 тс/м2);

4. Постоянная площадная нагрузка от пола в жилых помещениях, действующая на перекрытие здания

Состав конструкции пола в жилом помещении:



Рисунок 3.1.1.3 – Конструкция системы пола в санузле по монолитному железобетонному основанию

Таблица 3.1.1.3 Определение постоянной нагрузки от многослойной конструкции пола, действующей на 1 м2 железобетонного основания



Нормативная площадная нагрузка от многослойной конструкции пола в жилом помещении на 1 м2 железобетонного основания = 162,4 кгс/м2 (0,16 тс/м2);

  1. Постоянная линейная нагрузка от стены внешнего ограждения, действующая на монолитную плиту перекрытия

Состав конструкции многослойной стены внешнего ограждения:



Рисунок 3.1.1.4 – Конструкция системы внешнего ограждения штукатурного фасада с теплоизоляцией.

Таблица 3.1.1.4 Определение погонной нагрузки от стены внешнего ограждения, действующей на 1 м перекрытия






Нормативная нагрузка от многослойной стены, действующая на 1 п.м. по периметру железобетонной плиты перекрытия = 676,2 кгс/м (0,68 тс/м);

  1. Постоянная линейная нагрузка от стены (перегородки), действующая на монолитную плиту перекрытия

Состав конструкции многослойной стены (перегородки):



Рисунок 3.1.1.5 – Конструкция стены (перегородки)

Таблица 3.1.1.5 Определение погонной нагрузки от стены (перегородки), действующей на 1 м перекрытия



Нормативная нагрузка от стены (перегородки), действующая на 1 п.м. на железобетонную плиту перекрытия = 706,4 кгс/м (0,71 тс/м);

3.1.2 Временные длительные нагрузки

Нормативное значение равномерно распределённой полезной нагрузки на плиты перекрытия в помещениях жилых зданий принимаем равным 1,5 кПа (0,15 тс/м2). Коэффициент надежности по нагружению  = 1.3

3.1.3 Временные кратковременные нагрузки

1. Для расчёта снеговой нагрузки, равномерно распределённой по плоскому покрытию здания, определяем в соответствии с пп. 10.1 [СП 20.13330.2016].

2. Определение ветровой нагрузки по высоте здания:

Различают активное и пассивное давление ветра на здание. Величина активного давления ветра, действующего с наветренной стороны здания, определяется по формуле:
Wак = се*γf*k*W0 (кН/м2) (6)
где се = + 0,8 – аэродинамический коэффициент;

γf = 1, 4 – коэффициент надежности по нагрузке;

k – коэффициент, учитывающий возрастание ветровой нагрузки по высоте здания таблица 11.2 [СП 20.13330.2016];

W0 = (кН/м2) – нормативное значение ветрового давления таблица 11.1 [СП 20.13330.2016]

С противоположной стороны здания (с подветренной стороны) действует пассивное давление ветра, направленное в ту же сторону, что и активное давление ветра. Поэтому при определении величины пассивного давления ветра аэродинамический коэффициент принимается со знаком минус (се= - 0,6):
Wпас = (- се)*γf*k*W0 (кН/м2) (7)
Для определения величины нормативной ветровой нагрузки (W0) необходимо:

- по карте 3 «Районирование территории РФ по давлению ветра» [СП 20.13330.2016] определить ветровой район, к которому относится

место расположения проектируемого здания;

- по таблице 11.1 [СП 20.13330.2016] принять значение нормативного давления.

Например, Саратовская область относится к III ветровому району, для которого величина нормативной ветровой нагрузки составляет W0 = 0,38 кН/м2.

Для построения эпюр активного и пассивного давления ветра необходимо определить значение ветровой нагрузки не менее, чем в четырех уровнях по высоте здания: в уровне земли; на высоте 10 м, h/2 и h (где h - высота здания).

На рисунке 3.1.3.1 приведена схема распределения ветровой нагрузки на стены здания, проектируемого для г. Саратова (III ветровой район, нормативная ветровая нагрузка равна W0 = 0,38 кН/м2, тип местности - B).


Таблица 3.1.3.1 Определение ветровой нагрузки по высоте здания с наветренной и подветренной сторон





Рисунок 3.1.3.1 – Схема распределения ветровой нагрузки по высоте здания
Рисунок 3.1.3.2 – Схема распределения ветровой нагрузки по высоте здания в расчетной модели С


3.2 Создание и наложение на элементы каркаса расчетных жесткостей

Переданная модель пространственного каркаса содержит корректную топологию (расположение узлов) и триангуляцию конструктивных элементов, для которых заданы типы конечных элементов (КЭ) и их расчетные жесткости:

— фундаментная плита: КЭ 44 (универсальный четырехугольный КЭ оболочки);

— колонны, контурные балки: КЭ 10 (универсальный пространственный стержневой КЭ);

— стены и перекрытия: КЭ 42 (универсальный треугольный КЭ оболочки) и КЭ 44 (универсальный четырехугольный КЭ оболочки).

Назначение типов КЭ осуществляется с предварительным выделением в модели элементов (пластин или стержней), принадлежащих тем или иным конструктивных элементам здания (плитам, колоннам и т.д.)

Задание жесткостей начинается с определения нормативных документов, согласно которому устанавливаются расчетные сочетания нагрузок, характеристики бетона и параметры армирования железобетонных конструкций. Более подробная настройка параметров, создание и наложение на элементы каркаса расчетных жесткостей можно узнать в учебном пособии от разработчика ПО “ЛИРА”. https://rflira.ru/files/lira-sapr/Book_Sapfir_2017.pdf

3.3 Наложение на элементы каркаса расчетных нагрузок


Внешние нагрузки элементам схемы задаются в соответствии с видом нагрузок в виде отдельных загружений, учитывающих нормативное и расчетное значение нагрузок. Количество загружений и вид нагрузки в каждом загружение для учета в расчетных сочетаниях нагрузок (РСН) устанавливается в «Редакторе загружений» рисунок 3.3.1



Рисунок 3.3.1 – Редактор загружений

Определив количество и тип моделируемых загружений производят назначение нагрузки в каждом загружении соответствующим конечным элементам схемы, используя выбор соответствующих элементов.

Нагрузка от веса наружных стен на плиты перекрытий прикладывается в узлах крайних КЭ по контуру плит.

Линейно распределенную нагрузку в кгс/м2 (Таблицы 3.1.1.4 и 3.1.1.5) переводят в узловые вертикальные силы умножением на шаг узлов конечно элементной сетки плиты, установленный триангуляций контура плиты в САПФИР.

Распределенная нагрузка на перекрытия от веса пола, кровли, перегородок, полезная и снеговая нагрузки прикладываются на пластины перекрытий равномерно в соответствии с определенными величинами нагрузок (Таблицы 3.1.1.1, 3.1.1.2 и 3.1.1.3).

Ветровая нагрузка (Таблица 3.1.3.1) прикладывается к торцевым узлам плит с наветренной (обдуваемой) стороны в виде горизонтальных сосредоточенных сил с учетом шага триангуляции плит.



Рисунок 3.3.2 – Параметры задания ветровых нагрузок по направлениям X и Y
Шаг триангуляции модели принимаем по размерам сечения колонны (400х400 мм).

Расчет строительных конструкций на действие нормативных и расчетных нагрузок производят с учетом вероятностного характера их совместного действия, для чего выполненные отдельные нагружения группируют в расчетные сочетания нагрузок (РСН).
Вероятность совместного действия нескольких нагрузок учитывается коэффициентами сочетаний ψl (для длительных) и ψt (для кратковременных нагрузок). Коэффициенты сочетаний вводятся только для расчетов по первой группе предельных состояний (прочность конструкций при полной расчетной нагрузке Сm): Сm = Pd + (ψli
Pli) + (ψti Pti), где d, l, t — индексы, обозначающие принадлежность к постоянным (deadload), длительным (long-time) и кратковременным (temporal) нагрузкам соответственно.

Для расчетов по второй группе предельных состояний все коэффициенты ψ= 1. Постоянные нагрузки входят в любое сочетание и принимаются без снижения (ψd = 1). При двух и более временных нагрузках назначают следующие коэффициенты сочетаний ψl: — для основной временной нагрузки ψl1 = 1; — для длительных нагрузок ψl2 …ψli = 0,95; — для кратковременных

ψt1 = 1,0; ψt2 = 0,9; ψt3 …ψti = 0,7. Коэффициенты расчетных сочетаний нагрузок устанавливаются в «Редакторе нагрузок – правила сочетания нагрузок РСН» (Рисунок 3.3.2).





Рисунок 3.3.2 – Правила сочетания нагрузок РСН

Для дальнейшего расчета и анализа расчетной схемы каркаса следует предусмотреть два расчетных сочетания нагрузок:

— РСН1, включающего расчетные значений нагрузок, используемого при расчете параметров армирования конструкций по прочности;

— РСН2, включающего расчетные нормативных нагрузок, используемого при анализе перемещений узлов и элементов каркаса и расчете параметров армирования конструкций по трещиностойкости.

Таблица 3.3.1 Нагрузки, учитываемые в расчетных сочетаниях нагрузок с коэффициентами сочетаний


3.4 Результаты расчета


Перед расчетом модели в программном комплексе "Лира-САПР", задаем жесткости для конструкций модели (Рисунок 3.3.3).

- плита перекрытия из бетона В25, толщина- 200 мм;

- диафрагма жесткости из бетона В25, толщина - 250 мм;

- колонна монолитные из бетона В25, с сечением 400x400 мм.



Рисунок 3.3.3 – Параметры жесткости вертикальных и горизонтальных элементов конструкции

Для диафрагм жесткости (стены и перекрытия) задаем конечный элемент - Тип 44 "Универсальный четырехугольный КЭ оболочки". Для стержневых конструкций назначаем – Тип 10 “Универсальный пространственный стержневой КЭ”.