Проектирование конструкций. Нагрузки и воздействия. Расчет и конструирование плиты перекрытия

2  Проектирование конструкций

В данном разделе выполнен расчет и конструирование перекрытия типового этажа монолитного безбалочного каркаса.

2.1 Конструктивное решение

Каркас здания – монолитный безбалочный, выполнен по рамно-связевой схеме в двух направлениях.

Стойками рам являются монолитные железобетонные колонны, условными ригелями - межколонные участки монолитной плиты (надколонные опорные полосы).

Сопряжение колонн с фундаментной плитой жесткое

Геометрическая неизменяемость и требуемая жесткость каркаса обеспечена ядром жесткости, выполненным на всю высоту здания, и горизонтальных дисков перекрытия.

Основные параметры здания:

-  здание жилое 16-ти этажное с цокольным и техническим этажами;

-  отапливаемое;

-  высота цокольного этажа - 3,0 м, первого этажа - 3,6 м, типового этажа - 3,0 м, технического этажа – переменная от 2,5 м до 6,05 м.

-  кровля плоская с внутренним водоотводом.

-  ограждающие конструкции – кирпичная кладка с навесным вентелируемым фасадом

-  покрытие – рулонная кровля;

Расчетная схема построена в виде КЭ пространственной модели в привязке к возможностям вычислительного комплекса «SCAD office».

Плоские монолитные конструкции (плиты перекрытия и ядро жесткости) расчетной схемы, смоделированы КЭ типа «оболочка» (элемент №44 в библиотеке КЭ SCAD). Колонны смоделированы КЭ типа «стержень пространственный» (элемент №5 в библиотеке КЭ SCAD).

.

2.2 Нагрузки и воздействия

Сбор нагрузок и воздействий проведен согласно листам 1, 2 чертежей марки ДП.ОСП.-12-1-АС и в соответствии с СНИП 2.01.07-85* [].

Нагрузки и воздействия учитываемые в расчетной схеме:

1)  Собственный вес несущих элементов конструкции сформирован автоматически проектно-вычислительным комплексом «SCAD office» в процессе моделирования расчетной схемы несущего каркаса здания.

2)  Нагрузка от конструкций полов представлена в таблицах 2.1-2.4

Таблица 2.1 Нагрузки на 1-ом этаже (отм. 0,000)

Вид нагрузки	Нормативная нагрузка, кгс/м2	γf	Расчетная нагрузка, кгс/м2
Постоянные
Конструкции пола	200	1,2	260
Всего:	200		260

Таблица 2.2 Нагрузки на 2-ом – 16-ом этажах

Вид нагрузки	Нормативная нагрузка, кгс/м2	γf	Расчетная нагрузка, кгс/м2
Постоянные
Конструкции пола	150	1,3	195
Всего:	150		195

Таблица 2.3 Нагрузки на технический этаж (отм. +48,870)

Вид нагрузки	Нормативная нагрузка, кгс/м2	γf	Расчетная нагрузка, кгс/м2
Постоянные
Конструкциипола	200	1,2	260
Всего:	200		260

Таблица 2.4 Нагрузки на покрытие

Вид нагрузки	Нормативная нагрузка, кгс/м2	γf	Расчетная нагрузка, кгс/м2
Постоянные
Вес кровли	85 – 265	1,2	110 – 344
Всего:	85 – 265		110 – 344

3)  Нагрузка от веса перегородок принята согласно пункту 3.6 [] с расчетным значением 130 кгс/м² ()

4)  Нагрузка от веса ограждающих конструкций.

Таблица 2.5 –Нагрузки от наружных стен и фасада на 2-ом – 16-ом этажах

Вид нагрузки	Нормативная нагрузка, кг/м	γf	Расчетная нагрузка, кг/м
1.Кирпичная стена δ=250мм, γ=2200 кг/м3, h=2,77 м	1525	1,1	1675
2.Утеплитель δ=140 мм;       γ=125 кг/м3	50	1,3	65
3. Вентилируемый фасад	140	1,3	185
ИТОГО: С учетом проемов	1715		1925 1200

5)  Полезная нагрузка

По пункту 3.5 [] нормативные значения равномерно распределенных временных нагрузок на плиты перекрытий, лестницы в таблице 3 [].

По пункту 3.7 [] коэффициенты надежности по нагрузке g_f для равномерно распределенных нагрузок следует принимать:

1,3 - при полном нормативном значении менее 200 кгс/м²;

1,2 - при полном нормативном значении 200 кгс/м² и более.

Таблица 2.6-Полезная нагрузка в помещении здания

Здания и помещения	Полное расчетное  значения нагрузок, кгс/м2
1. Квартиры жилых зданий	39/156
2. Технические этажи; подвальные помещения	240
3. Чердачные помещения	90
4. Балконы (лоджии)	180/300
5. Вестибюли, фойе, коридоры, лестницы	130/230

Загружение полезной  (длительной и кратковременной) нагрузкой осуществлялось в шахматном порядке и показано на рисунках 2.1-2.4.

Рисунок 2.1 Загружение полезной нагрузкой №1

Рисунок 2.2 Загружение полезной нагрузкой №2

Рисунок 2.3 Загружение полезной нагрузкой №3

Рисунок 2.4 Загружение полезной нагрузкой №4

6)  Снеговая нагрузка принята в соответствии с [], место г. Барнаул строительства соответствует IV снеговому району (по таблице 4 [1]):  ;

Расчет выполнен по нормам проектирования "СНиП 2.01.07-85* с изменением №2".

Коэффициент надежности по нагрузке γ_f : 1,4;

7)  Статическое ветровое воздействие

Ветровая нагрузка принята в соответствии с [], место строительства соответствует III ветровому району (по таблице 5 [])  (нормативное значение).

Пульсационная составляющая ветровой нагрузки учитываем в соответствии с пунктом 6.2 [].

Расчет выполнен по нормам проектирования "СНиП 2.01.07-85* с изменением №2"

Тип местности: В;

Тип сооружения: вертикальные и отклоняющиеся от вертикальных не более чем на 15° поверхности;

Высота здания 54м;

Поверхность; наветренная / подветренная;

Шаг сканирования: 3м;

Коэффициент надежности по нагрузке γ_f :1,4

Таблица 2.15–  Статическое воздействие на отметке

Высота (м)	Подветренная поверхность,  значение (кг/м2)	Наветренная поверхность,  значение (кг/м2)
3,6	15,2	21,3
6,6	16,1	22,6
9,6	18,8	26,4
12,6	21,3	29,8
15,6	23,2	32,5
18,6	25	35
21,6	26,6	37,2
24,6	28	39,3
27,6	29,4	41,2
30,6	30,7	42,9
33,6	31,9	44,6
36,6	33	46,2
39,6	34,1	47,7
42,6	35,1	49,1
45,6	36,1	50,5
48,6	37	51,8
53,3	37,9	53,1
54,65	38,8	54,3

8)  Динамическое ветровое воздействие

Динамические загружение представлено в виде пульсационной составляющей ветровой нагрузки (пульсация ветра 1, 2).

Параметры динамического воздействия:

Число форм собственных колебаний конструкции: 6;

Ориентация высоты здания на схеме: z;

Ветровой район: III;

Тип местности: В;

Тип сооружения (согласно пункт 6.7 [2]): Любой тип здания;

Логарифмический декремент затухания (согласно пункт 6.8 [2]): ж/б и каменные сооружения;

Направление ветра: в зависимости от направления действия ветра;

Расстояние между дневной поверхностью и началом общей системы координат: 3м.

При определении величины ускорения учитывается расчетное значение ветровой нагрузки с коэффициентом перегрузки, равным единице.

В основу методики расчета на пульсации ветрового потока положен подход по СНиП [2], где давление ветра на сооружение рассматривается как сумма статической и пульсационной составляющих ветровой нагрузки. Последняя есть случайная функция времени, обусловленная случайной скоростью пульсаций. Усилия в элементах системы и перемещения ее точек (обобщенно - реакция сооружения Х) находятся раздельно от статической составляющей ветровой нагрузки и от инерционных сил, соответствующих каждой форме собственных колебаний. Суммарное значение реакции определяется по формуле:

из которой видно, что колебания совершаются вокруг смещенного состояния равновесия, соответствующего статической (средней) компоненте X_c ветрового нагружения. В результатах расчета представлены отдельные составляющие динамической реакции X^d_i и суммарное значение статической и всех динамических компонент. При этом знак динамической добавки принимается таким же, как и у компоненты X_c.

Примечания:

* - название нагрузки принятые для их реализации в РПК Scad Office