4. Расчет и конструирование монолитной железобетонной колонны. Примеры в скаде расчета железобетонного каркаса с монолитными колоннами и плитами
Расчет железобетонного монолитного здания в SCAD
Монолитное железобетонное здание - далее просто здание - действительно здание. Формы и очертания взяты с картинки из интернета и ничего общего с реальностью не имеют. Заточим карандаши, положим перед собой лист бумаги и в бой.
Вот такая картина в первом приближении и рядом картина во втором. На второй картине нанесены вспомогательные линии, они помогут сделать хорошую сетку.
Импортируем в SCAD, выбираем масштаб и получаем схему. 
Иногда бывает, что схема ориентирована не верно. Исправить можно функцией "геометрические преобразования". 
Если все сделали правильно, то картина расчетный схемы при виде сверху будет соответствовать той, что была нарисована в AutoCAD.
Далее разбиваем сетку. Две мне известных функции есть в SCAD:
Узлы и элементы - Элементы - Добавление пластин. Алгоритм работы инструмента - выбираем 4 узла, создаем элемент, затем разбиваем ее на нужное нам количество элементов инструментом "Дробление 4-х узловых пластин" в той же линейке. При дроблении надо следить за направлением местных осей, что делает это способ очень утомительным.
Схема - Генерация сетки произвольной формы. Здесь немного сложнее. Надо создать контур из любого количества точек, затем "Генерация треугольной сетки КЭ на плоскости". В появившемся меню выбираем необходимые нам параметры. У обоих есть свои плюсы и минусы. Идеально они работает компенсирую друг друга. Неважно каким из способов создавать сетке, главное результат.
Ну вот и прошли эти 5-6 часов жизни (в какой-то сторонней программе на создание всей схемы с нагрузками ушло бы столько же). Результат ниже.
Этажи у нас типовые (такое часто встречается), поэтому лучше всего отработать это перекрытие на все 100%:
- найти и исправить все ошибки (инструментов для этого на этой стадии, наверное, и нет, кроме визуального)
- задать нагрузки
- направить вектора выдачи усилий в одну сторону (Назначение - Переход к напряжениям вдоль заданного направления для пластин) для корректного отображения усилий и результатов подбора арматуры
- задать типы элементов (в данном случае лучше оперировать 44 и 43 типами пластинчатых элементов)
- задать оси здания и отметки перекрытий для удобства чтения схемы и т.д.
- вставить АЖТ (Узлы и элементы - Специальные элементы - Твердые тела) в местах прохождения колонн через перекрытия. Тем самым мы снимем (хотя бы частично) пики усилий и как следствия армирования в этих местах (ставить из вовсе не обязательно, на усмотрение)
Это типовой этаж, с типовыми колонами, типовыми стенами лифта и типовыми лестницами (окрашенными в типовой приятный цвет © Ширвиндт). Оси только так, SCAD не умеет рисовать их под углом. Вектора все направлены как следует (поверьте мне на слово). Нагрузки... Скорее всего список загружений будет следующим:Постоянные - собственный вес; - вес конструкции пола; - вес ограждающих конструкций; - вес конструкции кровли; - вес перегородок.- технологическая нагрузка и ее разновидности и варианты приложения;
- снеговая нагрузка;
- ветровая нагрузка.
Для ускорения процесса моделирования на типовую плиту можем задать нагрузку от пола, ограждающих конструкций, перегородок, технологическую нагрузку. Остальные (я привык) задаю после сборки всей схемы. Колонны для четырехэтажного здания скорее всего не будут большого сечения, 400х400 достаточно. Говорят, что балки при таких колоннах, для простого решения узла примыкания, целесообразно делать на 100 мм меньше. Высоту балок (сделаем ее тоже 300 для начала) будем корректировать позже. Толщина плиты подбирается исходя из конструктивного условия 1:30 пролета. Пролеты в данном случае везде разные, максимальный 6700 мм, то есть толщина плита 220 мм. Толщина стен шахты лифта 200 мм (это самодеятельность, так как классическая толщина 180 мм, на которой настаивает СП). Лестница - сборные ступени по стальным Z-образным косоурам, опирающимся на промежуточные стальные и этажные железобетонные балки. Лестница нужна исключительно для нагрузки (чтоб не высчитывать), ну и если понадобится, то ее можно легко превратить в монолитную. Чтобы лестница не оказывала влияние на остальные конструкции надо добавить шарниры и проконтролировать, лестница не имела общих узлов с перекрытием. Так же обращаем внимание куда попадает наш первый косоур. Если в основании у нас фундаментная плита, то просто опираем на нее, но если у нас столбчатый фундамент, придется либо добавлять дополнительные элементы, приводящие нагрузки в узлы колонн, или убирать первый марш и заменять его сосредоточенной нагрузкой. Есть и еще момент - в нормах есть разница между коэффициентами по нагрузке бетона и металла. И это может означает два загружения собственного веса. Задали загружение (можно одно), задали защемление колонн в фундаменте (Назначение - установка связей в узлах) и можно запускать расчет. Уверен, что ошибок масса. У меня всегда так. Есть программный контроль и нахождение ошибок - Управление - Экспресс контроль расчетной схемы. Но прежде для профилактики рекомендуется - Узлы и элементы - Узлы/Элементы - Объединение совпадающих узлов/элементов и Упаковка данных(!) Если ошибки остались - смотрим на какой узел или элемент ругается, находим и стараемся понять что не так.
Четвертый и пятые этажи будут отличаться, над ними придется поработать, откорректировать. После каждой корректировки лучше проверять все загружение. Обязательно проверить условия прикрепления. Мы копировали этаж, который был закреплен (условия примыкания/закрепления копируются по умолчанию), и теперь в уровне каждого этажа колонны жестко закреплены, это надо исправить. Последний этаж меньшей высота, стало быть можно не без основательно полагать, что верхний узел предпоследнего этажа не совпадет с нижним последнего. Тоже лучше исправить. Подобных ситуация может быть больше в любом другом случае. 
Несколько технологических загружений объясняется требованием руководства по расчету безбалочных перекрытий. Как собирались нагрузки: Шаг второй - расчет. Прежде чем приступить к расчету сформируем исходные данные для него: РСУ, комбинации, данные для анализа устойчивости. 
По завершению расчета приступаем к анализу полученных результатовШаг третий - анализ Многие ограничиваются записью в протоколе расчета "Расчет выполнен". Надпись крупная, буквы заглавные, можно ставить точку. Но мы пойдем дальше. Нас будут интересовать деформации и прочность элементов, так как именно это интересует тех, кто идет далее по цепочке: заказчик, строители, эксперты, наконец. Деформации каркаса здания и прочность его элементов мы будем рассматривать исходя из жесткого защемления в фундаменте, то есть без учета совместной работы, так как не известно, что за фундамент будет в итоге: сваи, столбчатый, плита. (В действительности были разработаны все виды: столбчатые и сваи в ФОКе, плита здесь, в SCADe). С плитой все понятно, моделируем плиту, считаем, проверяем, все здесь, в одной программе (кстати, расчет плиты под это здание здесь). С ФОКом как быть? Поясню: посчитать в ФОКе, несмотря на то, что он чудит не хуже SCADa, а иногда и превосходит его, можно. Мы получим осадку, которую можно попробовать задать в расчетной схеме, но это осадка от всех нагрузок и так сказать "разом". В реальной жизни, здание будет садится плавно, от собственного веса, который, между прочим, чуть ли не 50% всех нагрузок. То есть такой подход не совсем верен, мягко говоря и, возможно даст не совсем адекватный результат армирования. То же можно и сказать о свайном фундаменте, хотя и осадка будет в разы меньше, а у нашего здания вообще вряд ли превысит одного сантиметра. Можно пойти на следующую хитрость - сделать два варианта каждого фундамента. Первый - собственный вес, второй - все загружения. Разницу между осадками задать в расчетной схеме. Подход грубый, но может дать некое представление о совместной работе и удовлетворить просящего или требующего такой расчет. Что нас может интересовать в анализе здания по деформациям? Деформации не должны превышать допустимых, формы собственных колебаний, по крайней мере первые две не должны быть крутильными (не знаю откуда растут ноги у этого утверждения, но оно используется настолько часто, что стало неким догматом при расчете на устойчивость). Прежде чем, позволю себе напомнить, что проверяем мы на нормативные нагрузки с учетом коэффициентов сочетания нагрузок и(!) с пониженным модулем бетона (это требование СП 52-103-2007 п.6.2.7). 
Прочность элементов. При расчете прочности железобетонный или стальных элементов я всегда проверяю результат в "сторонней" программе, например "Арбат" или "Кристалл" для объективности (но ведь это программы одной и той же компании - скажете вы и будете правы, вот только как выяснилось, люди, работающие над одним продуктом, не знаю, что делаю люди, работающие над другим). Всегда результаты отличаются как минимум не порядок. Это явление нормальное и не стоит драматизировать. Берем, естественно, в большую сторону. Но если разница более, то надо искать ошибку или прибегать к литературе. Такое возможно, например, если SCAD или "Арбат" или "Кристалл" рассматривает элемент на действие момента, а он на самом деле его не воспринимает. Эти десятые, а порой и сотые доли момента, эта точность вычислений, которая, кончено же идет в плюс SCADу, способна влиять таким образом. Есть пример, он приведен тут. В этом примере нас будет интересовать армирование колонн, плит, диафрагм и шахты лифтов. Как задается армирование в построцессоре SCAD я описывать не буду, с этом не должно возникнуть проблем. Как проверять в "Арбат" - "сопротивление сечения". Так можно проверить на РСУ из SCAD стержневые элементы - колонны, балки. Можно выписать усилия худшие на наш взгляд и посчитать как колонну или балку, но такой способ не практикуется массами и результат такой проверки я не могу комментировать. Проверить плиту в "Арбат" - я не делал ни разу и вам не советую. Тоже касается стен. Хотя есть вариант проверки плиты по классической теории - необходимо отсечь все не нужно, а места , где плита опиралась на колонны заменить жесткими опорами и считать, что на всех типовых этажах будет одно и тоже армирование. Хочу добавить полезность ориентации векторов выдачи усилий и ориентации собственных осей, о которых написано здесь, и ещё... при расчете армирование плит вы упретесь в красненькие элементы в области опоры плиты на колонну. Решить эту проблему можно здесь при помощи капителей. Это был анализ, которого вполне достаточно для выдачи задания, выполнения чертежей и для экспертизы. Но, мы снова пойдем дальше и на волне этой темы проследуем: - монтаж, на примере этого здания; - расчет столбчатых фундаментов в ФОК; - расчет свайных фундаментов в ФОК; - анализ совместной работы каркаса здания с фундаментом (плита, сваи, столбы). 4. Расчет и конструирование монолитной железобетонной колонны
4.1. Конструктивные особенности сжатых элементов
В железобетонных конструкциях все сжатые элементы рассчитываются как внецентренно сжатые. Это обусловлено тем, что кроме фактического эксцентриситета приложения сжимающей силы (e=M/N) в железобетонном элементе, ввиду несовершенства его геометрических форм, отклонения фактических размеров сечений от проектных, неоднородности бетона геометрический и физический центры тяжести сечения не совпадают и поэтому в расчет дополнительно вводят так называемый случайный эксцентриситет еa. Суммарный эксцентриситет определяется по формуле: e0=e+ea.
При приложении сжимающей силы по оси элемента (е=M/N=0) учитывают только случайный эксцентриситет е0=еа, и элемент можно рассматривать как условно центрально-сжатый. К таким элементам относят промежуточные колонны в зданиях с неполным каркасом.
Колонны и стойки при е0=еа назначают обычно квадратного сечения, иногда прямоугольного. В целях стандартизации размеры сечения колонн назначают кратными 50 мм. Минимальные размеры сечения сборных колонн жилых и общественных зданий допускается принимать равными 200200 мм, промышленных зданий – 300300 мм. Монолитные железобетонные колонны рекомендуется принимать с размерами поперечного сечения не менее 250250 мм. Бетон для колонн применяют не ниже класса по прочности на сжатие ,a для сильно загруженных не ниже . Колонны армируют продольными стержнями диаметром не менее 12 мм из стали классов S400 или S500 и поперечными стержнями (или хомутами) из стали классов S240, S400 и S500.
При проектировании сжатых колонн надо соблюдать следующие конструктивные требования:
– размеры сечений колонн должны быть такими, чтобы их гибкость в любом направлении не превышала 120;
– минимальная площадь сечения продольной арматуры As,tot должна составлять, %:
в элементах при l0/i <17…. 0,10;
то же 17l0/i <35 0,15;
» 35l0/i<83 0,20;
» l0/i≥83 0,25.
Содержание арматуры должно быть не более 5% (при этом в случае, когда ρ > 3%, в расчетах площадь, занимаемая арматурой исключается из площади бетона элемента). Если окажется, что условие ρmin% < ρ% ≤ ρmax(5%) не удовлетворяется, то изменяют размеры сечения и расчет повторяют.
– толщина защитного слоя бетона принимается по табл. 2.1 (табл. 5.3 [1,2]) и должна быть не менее диаметра продольной арматуры;
– расстояние между вертикальными стержнями арматуры в свету, если они при бетонировании расположены вертикально, должно быть не менее 50 мм и не более 400 мм;
Для предотвращения бокового выпучивания продольных стержней при сжатии расстояние между поперечными стержнями (хомутами) принимают не более:
а) на участках (длиной lbd) стыковки без сварки продольной рабочей арматуры – 10;
б) если все сечение сжато и общая площадь сечения арматуры As,tot по расчету более 3% – 10 и не более 300 мм;
в) по всей длине элемента из условия обеспечения работы продольной арматуры, установленной по расчету:
– при fyd ≤ 400 Н/мм2 – не более 500 мм и не более 15 и 20 в вязаных и сварных каркасах соответственно;
– при fyd ≥ 450 Н/мм2 – не более 400 мм и не более 12 и 15 в вязаных и сварных каркасах соответственно.
Диаметры стержней поперечной арматуры следует принимать:
– в вязаных каркасах – не менее 0,25 рабочей арматуры и не более 12 мм;
– в сварных каркасах – не менее диаметра, устанавливаемого из условия сварки с наибольшим, поставленным по расчету, диаметром продольной арматуры и не более 14 мм.
При диаметре продольных стержней 14…20 мм обычно диаметр поперечных стержней в сварных каркасах принимают 5–6 мм, при диаметре 22…25 мм – 8 мм, при диаметре 28…32 мм – 10 мм. Диаметр хомутов в вязаных каркасах должен быть не менее 5 мм и не менее 0,25, где – наибольший диаметр продольных стержней. Обычно принимают хомуты из проволоки класса S240 диаметром 6…8 мм.
studfiles.net
Железобетонные конструкции. Примеры расчета
Добавлено: 15 Мар 2014, bap сканы: bap обработка: ArminВ пособии содержатся основные сведения по компоновке конструктивных схем поперечников одноэтажных промышленных зданий. Изложены примеры расчета железобетонных конструкций одноэтажного промышленного здания с тремя пролетами по 18 л и шагом крайних колонн 6 м, а средних — 12 м. Приведены примеры расчета конструкций того же здания при шаге крайних и средних колонн 12 м, а также расчет конструкций одноэтажного промышленного здания пролетом 36 м. Рассмотрена компоновка конструктивной схемы поперечника многоэтажного здания. Приведены примеры расчета элементов междуэтажного перекрытия, колонн и фундаментов в монолитном и сборном железобетоне. Книга предназначена для студентов инженерно-строительных вузов и факультетов и может быть использована также проектировщиками и инженерно-техническими, работниками строительных организаций.
Состав архива
Лысенко ЕФ = ЖБК. Примеры расчета_1975.djvuЛысенко ЕФ = ЖБК. Примеры расчета_1975 CS.pdfОглавление
Введение ОДНОЭТАЖНЫЕ ПРОМЫШЛЕННЫЕ ЗДАНИЯ Компоновка конструктивной схемы промышленного здания и исходные данные для проектирования Общие положения Конструктивные решения Вертикальные и горизонтальные связи в каркасных промышленных зданияхПримеры расчета конструкций трехпролетного здания с шагом колонн по крайнему ряду — 6 м, по среднему — 12 м Панели покрытий Расчет предварительно напряженной панели покрытия 1,5x6 м Балки покрытий Расчет предварительно напряженной двускатной балки покрытия пролетом 18 м Подстропильные конструкции Расчет предварительно напряженной подстропильной балки пролетом 12 м Подкрановые балки Расчет предварительно напряженной подкрановой балки проле том 12 м Стеновые панели Расчет стеновой панели 1,2x6 м Фундаментные балки Расчет фундаментной балки пролетом 6 м Рамы одноэтажных промышленных зданий Статический расчет поперечной рамы Колонны Расчет колонны крайнего ряда Фундаменты под колонны Расчет внецентренно загруженного фундамента с повышенным стаканом под колонну крайнего ряда
Здание с шагом рам 12 м Покрытие при шаге стропильных конструкций 12 м Расчет предварительно напряженной панели покрытия 3X12 м Фермы Расчет предварительно напряженной железобетонной сегментной фермы пролетом 18 м
Здание пролетом 36 м Конструкции здания пролетом 36 м Расчет сборной предварительно напряженной арки пролетом 36 м Расчет двухветвевой колонны среднего ряда
Многоэтажные здания Междуэтажное монолитное перекрытие Конструктивная схема перекрытия Расчет плиты Расчет второстепенной балки Расчет главной балки Расчет колонны I этажа Расчет фундамента
Сборное балочное перекрытие Конструктивная схема перекрытия Расчет панели перекрытия с вертикальными пустотами Расчет сборного ригеля перекрытия Расчет колонны I этажа
Приложение 1 Приложение 2 Приложение 3 Приложение 4 Приложение 5 Литература
dwg.ru
Курс видео лекций по расчету и проектированию железобетонных конструкций многоэтажного здания в монолитном исполнении (с полным каркасом)
Добрый день! Представляю вашему вниманию видео курс посвященный созданию и расчету железобетонные конструкции многоэтажного здания в монолитном исполнении (с полным каркасом) в программном комплексе SCAD Office 11.5.
Перед просмотром или во время рекомендую посетить Wiki ЖБК Урок 1 Показа процесс создания колонн и балок в препроцессоре ФОРУМ SCAD Office 11.5 Смотрим обязательно ГОСТ про модульность размеров.ГОСТ 28984-2011 "Модульная координация размеров в строительстве. Основные положения"В примере рассмотрено сооружение нормального уровня ответственности,Коэффициент надёжности по ответственности = 1,0
Урок 2 В данном видео уроке показано создание стен и плиты перекрытия (с создание выреза в стене через сателлиту Консул) в препроцессоре ФОРУМ SCAD Office 11.5
Урок 3 В данном видео уроке показывается процесс копирования типового этажа и создание стен цокольного этажа и фундаментной плиты в препроцессоре ФОРУМ SCAD Office 11.5
Урок 4 В видео уроке показа процесс загрузки конструктивной модели из препроцессора ФОРУМ в SCAD.
Урок 5 Показа процесс загрузки в SCAD из ФОРУМа, настройка SCAD под пользователя.
Урок 6 В данном видео уроке показан процесс задания жесткости стержневым и пластинчатым конечным элементам, а также задание жестких вставок для моделирования ребристого перекрытия.
Скорук Л.М. Поиск эффективных расчетных моделей ребристых железобетонных плит и перекрытийГородецкий "Плиты перекрытий, усиленные балкамиУрок 7 В данном видео показано способ выравнивания усилий для пластин. Показан процесс задания граничных условий опор на землю.
Урок 8 Задание постоянных нагрузок на задние и перекрытия в SCAD Office 11.5
Урок 9 Задание нагрузок от перегородок на перекрытие в разных постановках в SCAD Office 11.5
Урок 10 Задание снеговой нагрузки в SCAD cбор снеговой нагрузки выполнен с помощью сателлиты ВЕСТ.
Урок 11 Задание ветровой нагрузки в SCAD сбор ветровой нагрузки выполнен с помощью сателлита ВЕСТ.
Урок 12 Задание нагрузок от грунта на стены подвального этажа, проверка схемы запуск первого проверочного расчета со статическими нагрузками.
Урок 13 Задание пульсации ветрового потока в SCAD Office.
СП 20.13330.2011 "Нагрузки и воздействия", п. 11.1.8:
в) для сооружений, у которых вторая собственная частота меньше предельной, необходимо производить динамический расчет с учетом s первых форм собственных колебаний. Число s следует определять из условия ƒs При расчете многоэтажных зданий высотой до 40 м и одноэтажных производственных зданий высотой до 36 м при отношении высоты к пролету менее 1,5, размещаемых в местностях типа А и В (см. 11.1.6), пульсационную составляющую ветровой нагрузки допускается определять по формуле (11.5).
Урок 14 Показано составление комбинаций нагрузок (РСН) согласно СП 20.13330.2011
Урок 15 Показано составление расчетных сочетаний усилий (РСУ) согласно СП 20.13330.2011
Урок 16 Показывает анализ результатов расчета многоэтажного монолитно здания
Урок 17 Рассмотрен расчет переменного в плане коэффициента постели в сателлите КРОСС SCAD Office 11.5
SCAD для пользователя. 20.4.2. Выбор параметров упругого основанияСовместный расчет здания и фундамента мелкого заложения в SCAD. Методические указанияПример: Исходные данные и результаты расчёта программы КРОСС
Урок 18 Армирование железобетонных элементов в SCAD Office 11.5
Урок 19 Документирование результатов расчета в SCAD Office 11.5
bim-fea.blogspot.com
8!Каркас
32
Расчетно-конструктивный раздел
Расчет каркаса здания
Введение
Расчет монолитного каркаса семиэтажного административного здания произведен по методу конечных элементов с использованием программного комплекса ЛИРА 9.4. Расчет каркаса выполнен по пространственной расчетной схеме.
Цель расчета – проверить, обеспечивается ли требуемая жесткость и устойчивость здания при действии проектных нагрузок, определить нагрузку на колонны.
Рис. 6.1 – Пространственная модель каркаса здания
Описание расчетной модели каркаса здания
В расчетную модель каркаса здания (рис.6.2) включены только несущие элементы здания – колонны, диафрагмы жесткости, монолитные диски перекрытий и покрытий. Наличие прочих элементов учтено посредством соответствующих нагрузок.
Колонны выполнены в виде двухузловых конечных элементов (стержней) с жесткими связями по концам. Плиты покрытий, перекрытий и диафрагмы жесткости – трех- и четырехузловых конечных элементов (пластин).
1. Колонны – монолитные железобетонные 400х400мм, бетон С30/37, арматура S240 и S500;
2. Диафрагмы жесткости – монолитные железобетонные толщиной 200мм , бетон С30/37, арматура S240 и S500;
3. Перекрытие – монолитные железобетонные плиты толщиной 220мм , бетон С30/37, арматура S240 и S500;
Жесткость железобетонных элементов каркаса была выбрана согласно таблице 6.1 СНБ 5.03.01-02 «Бетонные и железобетонные конструкции» и составила Еcm=37 ГПа.
Рис. 6.2 – Расчетная пространственная модель каркаса здания
Нагрузки на каркас
Расчет каркаса выполнен в линейной постановке на действие вертикальной постоянной нагрузки от собственной массы несущих конструкций здания, наружных стен, внутренних перегородок, полов и кровли, снеговой и ветровой нагрузок, действующей в двух направлениях по отношению к осям здания. В основу расчета положен метод конечных элементов в перемещениях.
Нагрузки от собственного веса несущих элементов конструкций учитываются непосредственно в программном комплексе ЛИРА. Ветровая нагрузка посчитана в таблице 2.4. Значения оставшихся статических нагрузок приведены в таблицах 2.1 и 2.2.
Всего создано 5 типов загружений: 1 – собственный вес несущих элементов конструкций; 2 – полезная нагрузка; 3 – снеговая нагрузка; 4 – ветровая нагрузка по оси Х; 5 – ветровая нагрузка по оси Y.
Расчетные сочетания усилий выполнены в программном комплексе ЛИРА.
Таблица 2.1 – Нормативные и расчетные значения нагрузок, действующих на 1 м2 плиты перекрытия
Расчетное значение средней составляющей ветровой нагрузки wmна диск перекрытия следует определять по формуле:
wm= w0·k·c·γf··h, (2.1)
Таблица 2.2 – Нормативные и расчетные значения нагрузок, действующих на 1 м2плиты покрытия
где w0– нормативное значение ветрового давления, кПа;k – коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления по высоте;c– аэродинамический коэффициент;γf– коэффициент безопасности по ветровой нагрузке;h– высота этажа, м.
Город Минска находится в Iветровом районе, следовательноw0=0,23 кПа.
Таблица 2.3 – Значения коэффициент k для типа местности В
| Высота, м | ≤5 | 10 | 20 | 40 |
| k | 0,5 | 0,65 | 0,85 | 1,1 |
Результаты расчета
Таблица 2.4 – Значения расчетной погонной ветровой нагрузки
Характеристики расчетной модели каркаса здания:
– порядок системы уравнений 508161
– количество элементов 119642
– количество узлов 121523
– количество загpужений 5
Время расчета 11,77 мин.
Выводы:
1. Принятая в проекте железобетонная несущая система на основе монолитного рамно-связевого каркаса способна воспринять нагрузки, действующие на здание в процессе его эксплуатации.
2. Подобранные сечения несущих элементов каркаса здания позволяют выполнить их армирование без нарушений требований СНБ 5.03.01-02 «Бетонные и железобетонные конструкции» и других ТНПА действующих на территории РБ.
3. На основании расчета подобраны оптимальные сечения несущих конструкций каркаса здания, которые были приняты при разработке чертежей настоящего проекта.
При действии на каркас нормативных статических нагрузок и ветровой нагрузки, перемещения верха здания не превышают предельного значения fu=h/500, установленного в п. 10.14 СНиП 2.01.07-85*.
| Тип нагрузки | Перемещение, мм | |
| по оси X | по оси Y | |
| 1 – собственный вес | -0,588 | -1,937 |
| 2 – полезная нагрузка | -0,302 | -1,347 |
| 3 снеговая нагрузка | -0,065 | -0,08 |
| 4 – ветровая нагрузка по оси Х | 1,691 | -0,284 |
| 5 – ветровая нагрузка по оси Y | -0,4 | 3,331 |
| Итого: | 0,336 | -0,317 |
| Предельное значение fu=h/500 | 27400/500 = 54,8 | |
Таблица 2.5 – Сравнение значений перемещений верха здания с предельно допустимыми
Расчет и конструирование монолитной железобетонной колонны второго этажа в осях «В'» – «8»
Исходные данные для проектирования
Место строительства – г. Минск.
Класс среды по условиям эксплуатации – ХС1.
Размеры сечения колонны b×h = 400×400 мм.
Высота Hэт = 3300 мм.
Для конструирования плиты применяем бетон тяжелый класса С30/37: – нормативное сопротивление бетона сжатию fck = 30МПа; – гарантированная прочность бетона– средняя прочность бетонаfcm = 38 МПа; – средняя прочность бетона при осевом растяженииfcmt = 2,9 МПа; – нормативное сопротивление бетона осевому растяжениюfctk,0.05=2,0 МПа; – расчетное сопротивление бетона сжатию– расчетное сопротивление бетона осевому растяжению– модуль упругости бетона
Ненапрягаемая арматура S500: – нормативное сопротивление арматуры – расчетное сопротивление арматуры– расчетное сопротивление поперечной арматуры– модуль упругости арматуры
Ненапрягаемаяарматура S240: – нормативное сопротивление арматуры– расчетное сопротивление арматуры– расчетное сопротивление поперечной арматуры– модуль упругости арматуры
Расчет колонны в пределах второго этажа
Расчетные усилия получены в результате расчёта пространственной модели каркаса с помощью программного комплекса ЛИРА:
NSd= 2379,52 кН;
Ммах= 20,95кНм;
Ммin= –22,91кНм.
Расчетная длина колонны
где коэффициент, учитывающий условия закрепления колонны;lw– высота колонны в свету.
Определение гибкости колонны и необходимость учета влияния продольного изгиба:
(2.2)
(2.3)
(2.4)
следовательно, не требуется учет продольного изгиба.
Определение коэффициента увеличения момента.
Момент инерции бетонного сечения
(2.5)
Принимая в первом приближении коэффициент армирования по минимально допустимому:
(2.6)
при d=h–c = 400-40 = 360 мм,
где с =с1+/2 = 30+20/240 мм;
но не менее:
(2.7)
Принимаем .
Момент инерции арматуры:
(2.8)
Случайный эксцентриситет принимаем:
(2.9)
Коэффициент приведения арматуры
(2.10)
Эксцентриситет приложения нагрузки
(2.11)
Расчетный эксцентриситет
(2.12)
Относительный эксцентриситет:
(2.13)
(2.14)
Следовательно, принимаем
(2.15)
где Mlt–момент при практически постоянном сочетании нагрузок;
Критическая сила:
(2.17)
Коэффициент увеличения момента у рассматриваемого конца элемента:
(2.18)
Определение изгибающего момента с учетом влияния продольного изгиба:
(2.19)
М1=МSd=22,31 кНм – изгибающий момент у рассматриваемого конца элемента.
М2= 12,08 кНм–изгибающий момент в пределах средней трети высоты колонны.
(2.20)
Расчетный эксцентриситет
(2.21)
Относительный эксцентриситет
(2.22)
(2.23)
Коэффициент увеличения момента у рассматриваемого конца элемента
(2.24)
Изгибающий момент в пределах средней трети высоты колонны с учетом влияния продольного изгиба:
(2.25)
Следовательно, в дальнейших расчетах принимаем Мsd = 22,31кН.
Эксцентриситет относительно центра тяжести растянутой арматуры S1:
(2.26)
Изгибающий момент относительно центра тяжести растянутой арматуры:
(2.27)
Определение армирования колонны
Относительная величина продольной силы:
(2.28)
Характеристика сжатой зоны бетона
(2.29)
Граничная относительная высота сжатой зоны бетона
(2.30)
Относительный момент:
(2.31)
(2.32)
Тогда площадь продольной арматуры:
; (2.33)
(2.34)
Следовательно принимаем армирование конструктивно: по сортаменту 216 классаS500 (As= 402 мм2).
Проверка коэффициента армирования:
Для обеспечения устойчивости рабочих стержней колонны от бокового выпучивания устанавливаются хомуты из арматуры 8 классаS240 с шагом 150 мм на участках стыковки продольной рабочей арматуры и с шагом 200 мм по всей длине элемента.
Расчет длины анкеровки стержней колонны
Расчетная длина выпусков (lanc) стержней определяется по формуле:
lanc ≥max{lbd, lb,min}, (2.35)
; (2.36)
(2.37)
; (2.38)
(2.39)
где - площадь продольной арматуры, требуемая по расчету, – принятая площадь продольной арматуры.
Принимаем lanc= 600 мм.
studfiles.net
Статья "Опыт проектирования зданий с монолитным каркасом
Дома с несущим каркасом из монолитного железобетона приобретают у застройщиков всё большую популярность. Вполне, впрочем, понятную: такие дома обладают несомненными преимуществами, с краткого обзора которых мы и начнем наш разговор.
Архитектурная выразительность. Нет конструктивных ограничений по конфигурации здания, расположению колонн. Здания могут приобретать любые криволинейные формы, иметь любую этажность и загруженность. Допустимо и естественно вписывается в планировку любое сложное сечение (тавровое, уголковое) основного несущего элемента каркаса — колонн.
Используются легкие теплоэффективные ограждающие стены, обладающие высокими теплозащитными показателями. Например, современным требованиям энергосбережения отвечают ячеистобетонные блоки в однослойном варианте.
Возможность строительства в стесненных условиях реконструкции. Не требуется монтаж сборных элементов, а значит не нужен и дорогостоящий кран.
Возможность обеспечения совместной работы всех конструктивных элементов каркаса, что уменьшает материалоемкость здания. Жесткие узлы между несущими элементами каркаса позволяют перераспределить усилия в колоннах, включая в работу балки и перекрытия.
Технологические достижения последних лет обеспечили повышенную прочность монолитного бетона. Сегодня в Уфе изготавливают монолитный бетон марки М500, на ближайшее время намечен выпуск М700, а в перспективе и М1000.
Повышение марки бетона приводит к значительному сокращению расхода дорогостоящей арматуры и общему снижению стоимости строительства. Это особенно эффективно при трех и более процентах армирования железобетона, а значит необходима оптимизация монолитных каркасов по сечению железобетонных элементов, проценту армирования и марке бетона.
Сочетание жесткого каркаса с жестким фундаментом - например, плитным (на сваях или грунтовом основании) — позволяет возводить монолитные дома на территориях с неблагоприятными грунтовыми условиями (просадочных, с неоднородным напластованием, слабых глинистых обводненных, карстовых, с повышенной жесткостью грунта в периферийных зонах плиты и т.д.).
Опыт проектирования монолитных каркасов многоэтажных зданий в грунтах с карстовыми проявлениями показал незначительную деформацию каркаса в месте провала под несущей колонной даже со значительными нагрузками (не более 1−1,5 см) за счет совместной работы каркаса с фундаментной плитой. Это позволяет значительно сократить расход металла при строительстве здания.
Одним из способов повышения эффективности монолитных каркасов может служить заглубление коробки здания в грунт на один-два этажа с выполнением подземной и цокольной частей в монолитном варианте, включая наружные стены. Это еще более повысит жесткость здания и позволит передавать нагрузки от здания на более плотное напластование грунтов.
Одна из важнейших задач проектировщиков, работающих в области монолитного домостроения, — формирование компьютерной модели, адекватно отражающей фактическую работу монолитного каркаса в процессе строительства и эксплуатации, а также учитывающей изменяющиеся климатические воздействия. Для этих целей специалисты института БашНИИстрой используют современные программные комплексы расчета и проектирования монолитных каркасов — такие как SCAD Office.
Далее мы приведем примеры расчетов при проектировани монолитных каркасных зданий — эти работы выполнены институтом за последние 3−4 года.
Жилой пяти- и шестиэтажный дом (из трех блок-секций) в уфимском микрорайоне Т-Северный
Небольшие пролеты (максимальные — до 5,5 м) и нагрузки (qнорм = 150 кг/м2), плоские колонны сечением 60,0×25,0, 70,0×25,0 см совмещены по толщине с внутренними и наружными кирпичными стенами. Фундаментная плита с ребрами под наружные стены подвала. Наружные стены выше 0,000 — трехслойные из кирпича и утеплителя между ними. На момент строительства ячеистые блоки объемным весом γ = 400−600 кг/м2 серийно в Башкортостане не выпускались. В армировании монолитных перекрытий применены так называемые «скрытые» ригели (усиленное армирование в плоскости плиты перекрытия).
Рис. 1.1. Жилой пятиэтажный дом в микрорайоне Т-Северный (Уфа)
Рис. 1.2. Расчетная модель
Трех-четырехэтажный магазин (микрорайон Сипайлово, пересечение улиц маршала Жукова и Гагарина)
Ячейка каркаса 6,0×6,0 м, нагрузки под торговые помещения (q = 500 кг/м2), колонны сечением 40×40 см, перекрытие — безреберное, без «скрытых» каркасов. Фундамент — монолитная плита на естественном основании с полными цокольными стенами. Наружные стены — из газобетонных блоков с объемным весом γ = 500 кг/м2, толщиной 500 мм с наружной штукатуркой.
Рис. 2.1. Магазин в микрорайоне Сипайлово (Уфа)
Рис. 2.2. Расчетная модель
25-этажный, 21-этажный и 17-этажный жилые дома в уфимском микрорайоне «Дружба»
Вместо колонны в центре здания — несущие перекрестные монолитные стены, формирующие диск жесткости в виде лифтового узла. По краям — колонны уголкового сечения. Перекрытия безреберные, частично со «скрытым» ригелем. Фундамент плитный, на свайном основании. Наружные стены — из газобетонных блоков с облицовкой кирпичом. Степень карстовой опасности — IV категория с провалом диаметром 6,0±0,5 м.
Рис. 3.1. Жилые дома в микрорайоне «Дружба»
Рис. 3.2. Расчетная модель 6−8 этажный производственный корпус № 201 завода «ПОЛИЭФ»
Сетка колонн 7×7 м, значительные нагрузки на перекрытие, доходящие до 5 т/м2. Плиты перекрытия ребристые, с системой главных и вспомогательных балок. Фундамент плитный с большим заглублением в грунт, цокольные стены — монолитные. Наружные стены — кирпичные с наружным утеплением.
Рис. 4.1. Строящийся производственный корпус № 201 завода «ПОЛИЭФ» (Благовещенск)
Рис. 4.2. Расчетная модель
Вставка между двумя павильонами Центрального рынка
Вставка между двумя павильонами Центрального рынка в виде монолитного каркаса с шагом колонн 12,0×12,0 м, торговые нагрузки (q = 500 кг/м2), сечение колонн 40×40 см ÷ 80×80 см. Перекрытие ребристое с системой главных и вспомогательных балок. Фундаменты — кустовые свайные, без подвала и цокольных стен. Наружное ограждение — трехслойные стены: внутренний и наружный слои из кирпича и слой утеплителя между ними.
Рис. 5.1. Вставка между двумя павильонами Центрального рынка Уфы
Рис. 5.2. Расчетная модель
Рис. 6.1а. Строящийся Дом дружбы народов
Рис. 6.1б. Строящийся Дом дружбы народов
Рис. 6.2. Расчетная модель
www.cadmaster.ru
Армирование сечений железобетонных элементов в SCAD
НАГРУЗКИ И ВОЗДЕЙСТВИЯ
СОДЕРЖАНИЕ Введение.. 9 Глава 1. НАГРУЗКИ И ВОЗДЕЙСТВИЯ 15 1.1. Классификация нагрузок........ 15 1.2. Комбинации (сочетания) нагрузок..... 17 1.3. Определение расчетных нагрузок.. 18 1.3.1. Постоянные
436 Подбор поперечной арматуры
436 Подбор поперечной арматуры 1 Программа предназначена для расчета поперечной арматуры, требуемой для обеспечения прочности по наклонным и пространственным сечениям, а также для конструирования хомутов
440 Расчет на продавливание
44 Расчет на продавливание Программа предназначена для расчёта на продавливание плиты воспринимающей нагрузки от колонн прямоугольного или круглого сечения согласно следующим нормам: СНиП.3.-84* [] СП
5. Конструирование и расчет элементов ДК
ЛЕКЦИЯ 8 5. Конструирование и расчет элементов ДК из нескольких материалов ЛЕКЦИЯ 8 Расчет клееных элементов из древесины с фанерой и армированных элементов из древесины следует выполнять по методу приведенного
Экзаменационный билет 3
Экзаменационный билет 1 1. Реальный объект и расчетная схема. Силы внешние и внутренние. Метод сечений. Основные виды нагружения бруса. 2. Понятие об усталостной прочности. Экзаменационный билет 2 1. Растяжение
Виды нагружения стержня
Виды нагружения стержня 1. Схема нагружения стержня внешними силами представлена на рисунке. Длины участков одинаковы и равны l. Третий участок стержня испытывает деформации 1) чистый изгиб и кручение;
г.москва, ООО СКАД Софт
А.А. Маляренко, Н.В. Мосина ПАКЕТ ПРОГРАММ SCAD OFFICE г.москва, ООО СКАД Софт Пакет SCAD Office представляет собой набор программ, предназначенных для выполнения прочностных расчетов и проектирования
Расчет элементов стальных конструкций.
Расчет элементов стальных конструкций. План. 1. Расчет элементов металлических конструкций по предельным состояниям. 2. Нормативные и расчетные сопротивления стали 3. Расчет элементов металлических конструкций
Внутренние усилия и напряжения
1. Внутренние усилия и напряжения Интегральная связь между крутящим моментом Mz и касательными напряжениями имеет вид 2. Если известно нормальное и касательное напряжения в точке сечения, то полное напряжение
Пример 1. Расчет плоской рамы
1 Пример 1. Расчет плоской рамы Цели и задачи: составить расчетную схему плоской рамы; заполнить таблицу РСУ; подобрать арматуру для элементов рамы; законструировать неразрезную балку; законструировать
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное агентство по образованию Казанский Государственный архитектурно-строительный университет Методические указания содержат рекомендации по
5. КЛАССИФИКАЦИЯ ВИДОВ ИЗГИБА
Прямой и поперечный изгиб. 5. КЛАССИФИКАЦИЯ ВИДОВ ИЗГИБА Изгиб стержня вид нагружения, при котором в поперечных сечениях возникают изгибающие моменты и (или) (N = 0, T = 0).. Чистый изгиб. Поперечный изгиб
Тычина К.А. И з г и б.
www.tchina.pro Тычина К.А. V И з г и б. Изгибом называется такой вид нагружения стержня, при котором в его поперечных сечениях остаётся не равным нулю только внутренний изгибающий момент. Прямым изгибом
5. Расчет остова консольного типа
5. Расчет остова консольного типа Для обеспечения пространственной жесткости остовы поворотных кранов обычно выполняют из двух параллельных ферм, соединенных между собой, где это возможно, планками. Чаще
Расчетная схема M = 1 :114
П Страница Дата // ПРУСК/ Поз. П Система железобетонных плит Расчетная схема M = : Плиты Размеры Толщина Координаты lx[м] ly[м] [см] x[м] y[м]... Условия закрепления Ширина опирания[см] Закрепления сторон[-,%]
PSB арматура от продавливания.
1. Введение PSB арматура от продавливания. В настоящее время большое количество зданий выполняется с плоскими плитами перекрытия, опирающимися в большинстве случаев точечно на колонны. Это продиктовано
Содержание 2 стр. Рабочие чертежи
Серия 1.020-1/87 Конструкции каркаса межвидового применения для многоэтажных общественных зданий, производственных и вспомогательных зданий промышленных предприятий. Выпуск 3-9 Ригели высотой 600 мм из
Плитная сталежелезобетонная конструкция
Плитная сталежелезобетонная конструкция образуется путем устройства скрытых стальных обойм в теле плитных железобетонных конструкций и является следующей ступенью технического развития Один из способов
1. РАСЧЕТНЫЕ ПАРАМЕТРЫ
ОГЛАВЛЕНИЕ 1 РАСЧЕТНЫЕ ПАРАМЕТРЫ 4 КОНСТРУИРОВАНИЕ И РАСЧЕТ ВЕРХНЕЙ ЧАСТИ КОЛОННЫ 5 1 Компоновка 5 Проверка устойчивости в плоскости изгиба 8 3 Проверка устойчивости из плоскости изгиба 8 3 КОНСТРУИРОВАНИЕ
1 320 Стальная балка
320 Стальная балка 1 2 Программа предназначена для расчёта многопролетной стальной балки согласно СНиП II-23-81* Стальные конструкции [1], либо по СП 53-102-2004 Общие правила проектирования стальных конструкций
Часть 1 Сопротивление материалов
Часть Сопротивление материалов Рисунок Правило знаков Проверки построения эпюр: Эпюра поперечных сил: Если на балке имеются сосредоточенные силы, то на эпюре, должен быть скачок на величину и по направлению
ТЕХНИЧЕСКАЯ МЕХАНИКА
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ АСТРАХАНСКОЙ ОБЛАСТИ Государственное автономное образовательное учреждение Астраханской области высшего профессионального образования «АСТРАХАНСКИЙ ИНЖЕНЕРНО-СТРОИТЕЛЬНЫЙ
Задачи к экзамену Задача 1. Задача 2.
Вопросы к экзамену 1. Модель упругого тела, основные гипотезы и допущения. Механика твердого тела, основные разделы. 2. Внешние и внутренние силы, напряжения и деформации. Принцип независимого действия
Тычина К.А. III. К р у ч е н и е
Тычина К.А. [email protected] К р у ч е н и е Крутящим называют момент, вектор которого направлен вдоль оси стержня. Кручением называется такое нагружение стержня, при котором в его поперечных сечениях возникает
Расчеты на прочность
Расчеты на прочность Различают два вида расчетов: проектный (проектировочный) и проверочный (поверочный). Проектирование детали можно вести в следующей последовательности: 1. Составляют расчетную схему
1 570 Шпунтовая стенка
570 Шпунтовая стенка 1 2 Программа предназначена для проектирования и расчёта шпунтовой стенки свободно защемленной или заделанной в грунте с возможностью установки анкеров. В качестве нагрузок, кроме
ОПД.Ф СОПРОТИВЛЕНИЕ МАТЕРИАЛОВ
ОГЛАВЛЕНИЕ ОПДФ СОПРОТИВЛЕНИЕ МАТЕРИАЛОВ РАСЧЕТ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ПОПЕРЕЧНЫХ СЕЧЕНИЙ ПРОСТЕЙШИХ ФОРМ Методические указания к решению задач и выполнению расчетно-графической работы Предисловие
ПРОГРАММА ВСТУПИТЕЛЬНОГО ЭКЗАМЕНА
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Пензенский государственный университет архитектуры
docplayer.ru
