Файл: Расчет усилий в раме от действия сейсмических нагрузок.docx
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 22.11.2023
Просмотров: 62
Скачиваний: 3
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН УНИВЕРСИТЕТ САТПАЕВ
Институт Архитектуры и строительства
Кафедра Строительство и строительные материалы
СРС-1
Тема: Расчет усилий в раме от действия сейсмических нагрузок
| № | Качество выполнения работы | Диапазон оценки | | Получено, % |
| 1 | Не выполнено | 0% | | |
| 2 | Выполнено | 0-50% | | |
| 3 | Самостоятельная систематизация материала | 0-10% | | |
| 4 | Выполнение требуемого объема и в указанный срок | 0-5% | | |
| 5 | Использование дополнительной научной литературы | 0-5% | | |
| 6 | Уникальность выполненного задания | 0-10% | | |
| 7 | Защита работы | 0-20% | | |
| | Итого: | 0-100% | | |
Преподаватель Ниязбеков.А.А.
Студент Динмуханбетов Д.А.
Специальность 6В07302
Алматы 2023г
1 Схема здания и условия задания
Требуется определить усилия в раме одноэтажного производственного бескранового здания от действия сейсмических нагрузок.
14 вариант
Исходные данные (см. Рисунок- 1):
-
Место строительства – Алматы -
Тип грунтовых условий – Ⅲ -
Количество пролетов – 2 -
Пролет в метрах – 12 -
Шаг колонн сечением 500х500 – 6 м. -
Расстояние от уровня пола до низа строительных конструкций H – 8 м. -
Высота сечения балки (фермы) – 1,7 м. -
Вес балки – 84 кН. -
Стены из керамзитобетонных панелей толщиной – 200 мм. -
Длина здания – 60 м. -
колонны торцевого фахверка приняты железобетонными сечением 300×300 мм. -
Класс бетона (колонн крайних и средних рядов, соответственно): В1–С16/20, В2-С20/25. -
нагрузка от веса кровли с утеплителем – 1,1 кН/м2, от веса плит покрытия – 1,58 кН/м2.
Рисунок- 1. План и разрез производственного здания
2 Определение сейсмичности строительной площадки
Сейсмичность строительной площадки определим по таблице 3.2 [1].
При сейсмичности района строительства (г. Алматы) 9 баллов (по приложению Б [1]) и типе грунтовых условий по сейсмическим свойствам - III, сейсмичность площадки строительства составляет 9 баллов.
3 Определение расчетных сейсмических сил действующих на здание
Согласно [2] для зданий простой геометрической формы расчетные сейсмические нагрузки следует принимать действующими горизонтально в направлении продольных и поперечных осей здания. Действие сейсмических нагрузок в указанных направлениях следует учитывать раздельно. В данном примере разберем определение сейсмической силы только по направлению оси Y. (Определение сейсмической силы по направлению оси X проводится аналогично).
Для определения сейсмической силы, действующей в направлении оси Y,
предварительно выберем динамическую расчетную схему здания. Она представляется в виде консольного стержня с грузом, сосредоточенным на уровне верха колонн. Сейсмическая сила считается условно статической и прикладывается в центре тяжести груза Q (рисунок-2).
Рисунок - 2. Расчетная схема здания
Здесь груз Q включает в себя:
-
собственный вес покрытия; -
¼ собственного веса колонн (при шарнирном сопряжении стропильной конструкции с колонной); -
собственный вес стенового ограждения и остекления, расположенных выше ¾Н (заштрихованная часть на рисунке - 2); -
снеговую нагрузку, действующую на покрытие.
Сбор нагрузок и вычисление груза Q представлено в таблице 1.
Расчетная постоянная нагрузка:
где γG – частный коэффициент надежности для постоянных нагрузок
принимается равным 1,35 согласно табл.А.1.2(В) [1]
Снеговая нагрузка на покрытие согласно выражению (5.1) [3].
Таблица-1 - Сбор нагрузки
| Нагрузки | Вычисления | Нормативное значение нагрузки, кН |
| От веса: -кровли с утеплителем, кН/м2 | 1,124 60 | 1 584 |
| -плит покрытия, кН/м2 | 1,58 24 60 | 2 275,2 |
| -ж/б балок, кН | 84 22 | 1 848,0 |
| -колонн, кН | 0,25 0,5 0,5 8,0 33 | 16,5 |
| -фахверковых колонн, кН | 0,25 0,3 0,3 8,0 4 | 0,72 |
| -стенового ограждения, кН | 0,4 (0,258,0+1,5) 2 (24+60) | 235,2 |
| Итого | 5 959,62 | |
| От веса снега, кН/м2 | 0,96 24 60 | 1 382,4 |
s =μi Ce Ct sk= 0,8 1,0 1,0 1,2=0,96 кН (вносим в таблицу-1);
где μi – коэффициент формы снеговой нагрузки (см. 5.3) [3];
sk – характеристическое значение снеговой нагрузки на грунт определенной местности (по карте приложения В «Районирование территории РК по снеговым нагрузкам на грунт (характеристическое значение, определяемое с годовой вероятностью превышения 0,02)» г. Алматы относится к снеговому району II. Снеговая нагрузка на грунт составляет sk =1,2 кПа. [3];
Ce – коэффициент окружающей среды (для не защищенных от ветра местности Ce =0,8 см. табл.5.1 [3]);
Ct – температурный коэффициент (во многих случаях C
t =1,0, см. п. 5.2.7 [3]);
Расчетная снеговая нагрузка на покрытие
где Q – частный коэффициент надежности для временных нагрузок равен 1,5 согласно табл.А.1.2 (В) [4].
Тогда масса груза будет равна:
Жесткость консольного стержня определяется как сумма жесткостей всех
колонн здания, воспринимающих сейсмическую силу в заданном направлении.
,здесь (ЕІ)ki – жесткость і-ой колонны;
n - количество колонн, воспринимающих нагрузку в заданном направлении.
Определим жесткость колонн.
Момент инерции сечения крайней колонны:
Жесткость крайней колонны:
где Е=29×106 кН/см2 - модуль упругости бетона крайней колонны С16/20
(см. табл 6.1 [5])
Момент инерции сечения средней колонны:
Жесткость средней колонны:
где Е=30106 кН/см2 - модуль упругости бетона крайней колонны С20/25
Жесткость консольного стержня:
Период собственных колебаний одномассовой системы определяется по
формуле:
где Q=10 119,087 кН
g=9,81 м/с2 – ускорение свободного падения
с – коэффициент жесткости консольного стержня, определяется по
формуле:
Так как в одномассовой системе присутствует только одна форма колебаний, и одна масса и индексацией (ik) можно не пользоваться.
Сейсмическая сила, действующая на здание в поперечном направлении, определяется по формуле:
Здесь:
ih=1 – коэффициент, учитывающий ответственность здания или сооружения при определении горизонтальных сейсмических нагрузок (см. подраздел 7.4 [1] );
Sd(Ti) – значение спектра расчетных реакций в ускорениях на периоде Тi,
mik=mkˑ????ik – эффективная модальная масса, отнесенная к точке k, соответствующая i-й форме колебаний
ik – коэффициент, зависящий от формы деформирования здания или сооружения при его собственных колебаниях по i-му тону, места расположения нагрузки и направления сейсмического воздействия. Для одноэтажных зданий ik=1, значит эффективная модальная масса mik=mkˑ????ik равно массе груза Q = 10 119,087 кН.
Тогда сейсмическую силу, действующую на одноэтажное здание можно
определить по формуле:
Sd(T) - значение спектра расчетных реакций в ускорениях на периоде Т,
определяемое в соответствии определяется выражениями (4.15) – (4.17) [1]
где ag – расчетное ускорение на площадке строительства, определяемое в
соответствии с пунктом 4.1.1 [1], определение приведено ниже;
TB – минимальное значение периода на постоянном участке графика
спектральных ускорений, по таблице 4.1 [1] для III-го типа грунтовых условий
TB=0,25 с;
TС – максимальное значение периода на постоянном участке графика
спектральных ускорений, там же TС=0,96 с;
Определяем значения горизонтальных пиковых ускорений на площадке
строительства при ее фактических грунтовых и топографических условиях ????????(475) и ????????(2475):
????????(475) = ????????????(475) ˑS(????????????(475))ˑST=0,38ˑ2,39ˑ1=0,9082
????????(2475) = ????????????(2475) ˑS(????????????(2475))ˑST= 0,73ˑ2,28ˑ1=1,6644
здесь ST - коэффициент, учитывающий топографические эффекты усиления горизонтальных сейсмических воздействий на площадке строительства, определяемый в соответствии с п. 3.3.4 [1]. В нашем случае, для здания, расположенного на плоской поверхности ST =1;
????????????(475) ˑ и ????????????(2475) ˑ референтные значения горизонтальных пиковых ускорений на рассматриваемой площадке строительства при грунтах типа IА, определяемые по картам ОСЗ-1475 и ОСЗ-12475 или по приложению Б [1] для г. Алматы ????????????(475)= 0,38; ????????????(2475)=0.73;