Файл: Пример Расчет пространственного каркаса здания с фундаментной плитой на упругом основании Цели и задачи.pdf

Пример 4. Расчет пространственного каркаса здания с фундаментной плитой на упругом основании
© 2011 – 2015 ЛИРА САПР. Все права защищены. 1
Пример 4. Расчет пространственного каркаса здания с фундаментной плитой на
упругом основании
Цели и задачи:

продемонстрировать процедуру построения расчетной схемы;

продемонстрировать процедуру задания упругого основания;

показать процедуру использования вариантов конструирования;

показать процедуру подбора арматуры для пластинчатых элементов каркаса;

выполнить подбор и проверку стальных сечений стержневых элементов каркаса;

показать технику задания нагрузок и сейсмического воздействия;

показать технику составления таблиц РСУ и РСН.
Исходные данные:
Схема каркаса показана на рис.4.1.
Пространственный каркас c фундаментной плитой на упругом основании с коэффициентом постели
С1 = 1000 т/м
3
Материал рамы – сталь, материал плит и диафрагмы - железобетон В30.
Расчет производится для сетки 18 х 24.
Нагрузки:

загружение 1 – собственный вес;

загружение 2 – постоянная равномерно распределенная g
1
= 1.5 т/м
2
, приложенная на перекрытия
1- го и 2-го этажа; постоянная равномерно распределенная g
2
= 2 т/м
2
, приложенная на основание;

загружение 3 – снеговая g
3
= 0.08 т/м
2
;

загружение 4 – сейсмическое воздействие. Сейсмичность площадки 7 балов, категория грунта 1.
Неблагоприятное направление сейсмического воздействия – вдоль меньшей стороны здания.
Сечения элементов рамы:

балки – двутавр с параллельными гранями полок типа Б (балочный), профиль 30Б1;

колонны – двутавр с параллельными гранями полок типа К (колонный), профиль 35К1;

плиты перекрытия толщиной 200 мм;

диафрагма толщиной 300 мм;

основание – фундаментная плита толщиной 500 мм.

ПК ЛИРА-САПР
®
2015
. Примеры расчета и проектирования
2
© 2011 – 2015 ЛИРА САПР. Все права защищены.
Рис.4.1. Схема каркаса здания

Пример 4. Расчет пространственного каркаса здания с фундаментной плитой на упругом основании
© 2011 – 2015 ЛИРА САПР. Все права защищены. 3
Для того чтобы начать работу с ПК
ЛИРА-САПР
®
, выполните следующую команду Windows:
Пуск  Программы (Все программы)  LIRA SAPR  ЛИРА-САПР 2015  ЛИРА-САПР 2015.
Этап 1. Создание новой задачи

Для создания новой задачи откройте меню Приложения и выберите пункт Новый (кнопка на панели быстрого доступа).

В появившемся диалоговом окне Описание схемы (рис.4.2) задайте следующие параметры:
 имя создаваемой задачи – Пример4;
 в раскрывающемся списке Признак схемы выберите строку 5 – Шесть степеней свободы в узле.

После этого щелкните по кнопке
– Подтвердить.
Рис.4.2. Диалоговое окно Описание схемы
Диалоговое окно Описание схемы также можно открыть с уже выбранным признаком
схемы. Для этого в меню Приложения в раскрывающемся списке пункта Новый выберите
команду
– Пятый признак схемы (Шесть степеней свободы в узле) или на панели
быстрого доступа в раскрывающемся списке Новый выберите команду
– Пятый
признак схемы (Шесть степеней свободы в узле). После этого нужно задать только
имя задачи.
Установка флажка Результаты расчета в отдельной папке в диалоговом окне
Описание схемы дает возможность сохранять все результаты расчета для конкретной
задачи в отдельной папке с именем, которое совпадает с именем задачи. Данная папка
создается в каталоге хранения результатов расчета. Это удобно в том случае, если
нужно найти результаты расчета для конкретной задачи и последующей передаче файлов
результатов расчета или просмотра и анализа этих файлов с помощью проводника или
других файловых менеджеров.

ПК ЛИРА-САПР
®
2015
. Примеры расчета и проектирования
4
© 2011 – 2015 ЛИРА САПР. Все права защищены.
Этап 2. Создание геометрической схемы
Создание пространственной рамы

Вызовите диалоговое окно Пространственная рама щелчком по кнопке
– Генерация
пространственных рам (панель Создание на вкладке Создание и редактирование).

В этом диалоговом окне задайте следующие параметры пространственной рамы (рис.4.3):

Шаг вдоль оси X: Шаг вдоль оси Y: Шаг вдоль оси Z:
L(
м) N M L(м) N M L(м) N M
5 1 10 6 2 12 3 2 1.
4 1 8

Далее снимите флажок Накладывать закрепления;

Затем установите флажок Задавать боковые свесы в поле Параметры фундаментной плиты и задайте следующие параметры в поле Боковые свесы:

Ширина свесов вдоль X = 0.5 м;

Количество КЭ вдоль X = 1;

Ширина свесов вдоль Y = 0.5 м;

Количество КЭ вдоль Y = 1.

Остальные параметры принимаются по умолчанию.

После этого щелкните по кнопке
– Применить.

Пример 4. Расчет пространственного каркаса здания с фундаментной плитой на упругом основании
© 2011 – 2015 ЛИРА САПР. Все права защищены. 5
Рис.4.3. Диалоговое окно Пространственная рама
Вывод на экран номеров узлов

Щелкните по кнопке
– Флаги рисования на панели инструментов Панель выбора (по умолчанию находится в нижней области рабочего окна).

В диалоговом окне Показать (рис.4.4) перейдите на вторую закладку Узлы и установите флажок
Номера узлов.

После этого щелкните по кнопке
– Перерисовать.

ПК ЛИРА-САПР
®
2015
. Примеры расчета и проектирования
6
© 2011 – 2015 ЛИРА САПР. Все права защищены.
Рис.4.4. Диалоговое окно Показать
Создание диафрагмы

Вызовите диалоговое окно Создание плоских фрагментов и сетей на закладке Генерация балки-
стенки, выбрав команду
– Генерация балки-стенки в раскрывающемся списке Генерация
регулярных фрагментов (панель Создание на вкладке Создание и редактирование).

В этом диалоговом окне в поле Угол поворота относительно оси Z введите значение 90 градусов.

Укажите курсором на узел № 11 (узел окрасился в малиновый цвет и в диалоговом окне отобразились его координаты).

В таблице диалогового окна (рис.4.5) задайте параметры диафрагмы:

Шаг вдоль первой оси: Шаг вдоль второй оси:
L(м) N L(м) N
0.5 24 0.5 12.

Щелкните по кнопке
– Применить.
Так как в диалоговом окне Создание плоских фрагментов и сетей установлен флажок
Создавать узлы в местах пересечения с другими КЭ, то разделение стержневых
элементов колонн в месте расположения диафрагмы производится с тем же шагом КЭ, как
и в диафрагме.

Пример 4. Расчет пространственного каркаса здания с фундаментной плитой на упругом основании
© 2011 – 2015 ЛИРА САПР. Все права защищены. 7
Рис.4.5. Диалоговое окно Создание плоских фрагментов и сетей
Отключение отображения номеров узлов на расчетной схеме

Снимите флажок Номера узлов в диалоговом окне Показать.

Щелкните по кнопке
– Перерисовать.
Корректировка схемы

Перейдите в проекцию на плоскость XOZ щелчком по кнопке
– Проекция на XOZ на панели инструментов Проекция (по умолчанию находится в нижней области рабочего окна).

Щелкните по кнопке
– Отметка горизонтальных стержней на панели инструментов Панель
выбора (по умолчанию находится в нижней области рабочего окна).

С помощью курсора ("резинового окна") выделите только элементы балок, которые находятся в теле диафрагмы (выделенные элементы окрашиваются в красный цвет, должно выделиться 48 конечных элементов).
Отметка элементов выполняется с помощью одиночного указания курсором или
растягиванием вокруг нужных элементов "резинового окна".

Перейдите в диметрическую фронтальную проекцию представления расчетной схемы щелчком по кнопке
– Диметрическая фронтальная проекция на панели инструментов Проекция.

Щелчком по кнопке
– Удаление выбранных объектов (панель Редактирование на вкладке
Создание и редактирование) удалите выделенные элементы.

ПК ЛИРА-САПР
®
2015
. Примеры расчета и проектирования
8
© 2011 – 2015 ЛИРА САПР. Все права защищены.
Упаковка схемы

Щелчком по кнопке
– Упаковка схемы (панель Редактирование на вкладке Создание и
редактирование) вызовите диалоговое окно Упаковка (рис.4.6).

В этом окне щелкните по кнопке
– Применить (упаковка схемы производится для сшивки совпадающих узлов и элементов, а также для безвозвратного исключения из расчетной схемы удаленных узлов и элементов).
Рис.4.6. Диалоговое окно Упаковка
На рис.4.7 представлена полученная расчетная схема.

Пример 4. Расчет пространственного каркаса здания с фундаментной плитой на упругом основании
© 2011 – 2015 ЛИРА САПР. Все права защищены. 9
Рис.4.7. Расчетная схема каркаса
Сохранение информации о расчетной схеме

Для сохранения информации о расчетной схеме откройте меню Приложения и выберите пункт
Сохранить (кнопка на панели быстрого доступа).

В появившемся диалоговом окне Сохранить как задайте:
 имя задачи – Пример4;
 папку, в которую будет сохранена эта задача (по умолчанию выбирается папка – Data).

Щелкните по кнопке Сохранить.
Этап 3. Задание вариантов конструирования
Создание первого варианта конструирования

Вызовите диалоговое окно Варианты конструирования (рис.4.8) щелчком по кнопке
–
Варианты конструирования (панель Конструирование на вкладке Создание и редактирование).

В этом диалоговом окне задайте параметры для первого варианта конструирования:
 в раскрывающемся списке Расчет сечений по: выберите строку РСУ;
 остальные параметры принимаются по умолчанию.

После этого щелкните по кнопке
– Применить.

ПК ЛИРА-САПР
®
2015
. Примеры расчета и проектирования
10
© 2011 – 2015 ЛИРА САПР. Все права защищены.
Рис.4.8. Диалоговое окно Варианты конструирования
Для создания нового варианта конструирования необходимо нажать кнопку
–
Создать новый вариант конструирования схемы (по умолчанию все параметры нового
варианта конструирования получают значения, заданные в диалоговом окне Параметры
расчета на соответствующих закладках).
После этого нужно задать следующие параметры:
-
имя варианта конструирования;
-
нормы для железобетонного и стального расчетов;
-
вид расчета сечений (РСУ, РСН или Усилия).
Ввод данных для варианта конструирования производится щелчком по кнопке
–
Применить.
Щелчок по кнопке Назначить текущим или двойной щелчок по строке Списка вариантов
конструирования схемы делает выбранный вариант активным в графической среде.
Выбор материалов для варианта конструирования происходит в диалоговом окне
Жесткости и материалы (рис.4.9,а).
Создание второго варианта конструирования

Для создания второго варианта конструирования щелкните по кнопке
– Создать новый
вариант конструирования схемы.

Далее задайте параметры для второго варианта конструирования:
 в раскрывающемся списке для стального расчета Нормы выберите строку СП 16.13330.2011;
 в раскрывающемся списке Расчет сечений по: выберите строку РСН;
 остальные параметры принимаются по умолчанию.

После этого щелкните по кнопке
– Применить.

Пример 4. Расчет пространственного каркаса здания с фундаментной плитой на упругом основании
© 2011 – 2015 ЛИРА САПР. Все права защищены. 11

Для назначения текущим первого варианта конструирования, в списке вариантов конструирования схемы выделите строку Вариант1 и щелкните по кнопке Назначить текущим.

Закройте диалоговое окно Варианты конструирования щелчком по кнопке
– Закрыть.
Этап 4. Задание жесткостных параметров и параметров материалов элементам схемы
Формирование типов жесткости

Щелчком по кнопке
– Жесткости и материалы (панель Жесткости и связи на вкладке
Создание и редактирование) вызовите диалоговое окно Жесткости и материалы (рис.4.9,а).

В этом окне щелкните по кнопке Добавить и в появившемся окне Добавить жесткость (библиотеке жесткостных характеристик) щелкните по второй закладке База металлических сечений (рис.4.9,б).

Выберите двойным щелчком мыши на элементе графического списка тип сечения Двутавр.
а б
Рис.4.9. Диалоговые окна: а – Жесткости и материалы, б – Добавить жесткость

В диалоговом окне Стальное сечение (рис.4.10) задайте параметры сечения Двутавр (для балок):
 в раскрывающемся списке – Профиль сначала выберите позицию – Двутавр с параллельными
гранями полок типа Б(балочный);
 после этого в следующем списке выберите строку профиля – 30Б1.

Для ввода данных щелкните по кнопке ОК.

ПК ЛИРА-САПР
®
2015
. Примеры расчета и проектирования
12
© 2011 – 2015 ЛИРА САПР. Все права защищены.
Рис.4.10. Диалоговое окно Стальное сечение

Еще раз двойным щелчком мыши выберите тип сечения Двутавр.

В диалоговом окне Стальное сечение задайте параметры сечения Двутавр (для колонн):
 в раскрывающемся списке – Профиль сначала выберите позицию – Двутавр с параллельными
гранями полок типа К(колонный);
 после этого в следующем списке выберите строку профиля – 35К1.

Для ввода данных щелкните по кнопке ОК.

Далее в диалоговом окне Добавить жесткость перейдите на третью закладку численного описания жесткости.

Двойным щелчком мыши выберите тип сечения Пластины.

В окне Задание жесткости для пластин (рис.4.11) задайте параметры сечения Пластины (для плиты перекрытия):
 модуль упругости – Е = 3е6 т/м
2
(при английской раскладке клавиатуры);
 коэф. Пуассона – V = 0.2;
 толщина – Н = 20 см;
 удельный вес материала – Ro = 2.75 т/м
3

Для ввода данных щелкните по кнопке
– Подтвердить.

Пример 4. Расчет пространственного каркаса здания с фундаментной плитой на упругом основании
© 2011 – 2015 ЛИРА САПР. Все права защищены. 13
Рис.4.11. Диалоговое окно Задание жесткости для пластин

В диалоговом окне Жесткости и материалы в списке типов жесткостей выделите курсором строку
3. Пластина Н 20 и дважды щелкните по кнопке Копировать.

Далее в диалоговом окне Жесткости и материалы в списке типов жесткостей с помощью курсора выделите строку 4.Пластина Н 20 и щелкните по кнопке Изменить.

В новом окне Задание жесткости для пластин измените параметры для диафрагмы жесткости:
 толщина – Н = 30 см.

Щелкните по кнопке
– Подтвердить.

В диалоговом окне Жесткости элементов в списке типов жесткостей с помощью курсора выделите строку 5. Пластина Н 20 и щелкните по кнопке Изменить.

В диалоговом окне Задание жесткости для пластин измените параметры для фундаментной плиты:
 толщина – Н = 50 см.

Щелкните по кнопке
– Подтвердить.

Для того чтобы скрыть библиотеку жесткостных характеристик, в диалоговом окне Жесткости и
материалы щелкните по кнопке Добавить.
Задание материалов для железобетонных конструкций

В диалоговом окне Жесткости и материалы щелкните по второй закладке Ж/Б (Задание
параметров для железобетонных конструкций).

После этого включите радио-кнопку Тип и щелкните по кнопке Добавить.

На экран выводится диалоговое окно Общие характеристики (рис.4.12), в котором задайте следующие параметры для пластинчатых элементов:
 в раскрывающемся списке Модуль армирования выберите строку Оболочка;
 в строке Комментарий задайте Оболочки;
 все остальные параметры остаются заданными по умолчанию.

После этого щелкните по кнопке
– Подтвердить.