Конспект лекций по дисциплине железобетонные и каменные конструкции, пространственные несущие системы 8 семестр Направление подготовки 08. 03. 01
 Скачать 1.19 Mb.
|
|
T i ≤ 0,1 с → β i = 1+15T i ; при 0,1 с < T i < 0,4 с → β i = 2,5 ; при T i ≥ 0,4 с → β i = 2,5(0,4/T i ) 0,5 ; б) для грунтов категории III по сейсмическим свойствам при: T i ≤0,1 с → β i = 1+15T i ; 0,1 с < T i < 0,8 с → β i = 2,5 ; T i ≥ 0,8 с → β i = 2,5(0,8/T i ) 0,5 . Во всех случаях значения β i должны приниматься не менее 0,8 ; K ψ – коэффициент, принимаемый по табл. 6 СП14.133330.2011 (см. табл. 2.6) в зависимости от способности здания рассеивать энергию колебаний в интервале 1-1,5; j ik – коэффициент, зависящий от формы деформации здания или сооружения при его собственных колебаниях по i -й форме, от узловой точки приложения рассчитываемой нагрузки и направления сейсмического воздействия, определяемый в зависимости от расчетной схемы здания: Для зданий и сооружений, рассчитываемых по пространственной РДМ, значение при равномерном поступательном сейсмическом воздействии следует определять по формуле n p j j ip j p n p l l l ip i p j ik j ik U m r U m U 1 6 1 2 1 3 1 ) ( , (2.19) где l ip U – смещения по i -й форме в узловой точке k РДМ по направлению обобщенной координаты с номером j (при j = 1; 2; 3 смещения линейные, при j = 4; 5; 6 – угловые); j p m – инерционные характеристики в узловой точке p , равные при j = 1; 2; 3 массе здания или сооружения, присоединенной к узловой точке p по направлению оси j , а при j = 4; 5; 6 равные моментам инерции массы относительно угловых обобщенных координат (инерционные характеристики определяют с учетом расчетных нагрузок на конструкцию учетом параметра C n ); r l – косинусы углов между направлением сейсмического воздействия и осью с номером l . Если обобщенные перемещения вдоль осей 1 и 2 соответствуют горизонтальной плоскости, а перемещение вдоль оси 3 является вертикальным, то эти коэффициенты равны: r 1 = cos α cos β ; r 2 = sin α cos β ; r 3 =sin β , где α – угол между направлением сейсмического воздействия и обобщенной координатой l = 1 , β – угол между направлением сейсмического воздействия и горизонтальной плоскостью. Табл. 2.4 Значения коэффициента К А в зависимости от сочетаний расчетной сейсмической интенсивности района строительства на картах A, B и С ОСР-97 № сочетаний Интенсивность (в баллах MSK) на картах ОСР-97 Значения коэффициента К А ОСР-97-A ОСР-97-B ОСР-97-C 1 7 7 7 1,0 8 8 8 9 9 9 2 7 7 8 1,2 8 8 9 9 9 10 3 7 8 8 1,4 8 9 9 9 10 10 4 7 8 9 1,5 8 9 10 Табл. 2.5. Коэффициенты К 1 , учитывающие допускаемые повреждения зданий и сооружений Тип здания или сооружения Значения K 1 1. Здания и сооружения, в конструкциях которых повреждения или неупругие деформации не допускаются 1 2. Здания и сооружения, в конструкциях которых могут быть допущены остаточные деформации и повреждения, затрудняющие нормальную эксплуатацию, при обеспечении безопасности людей и сохранности оборудования, возводимые: из деревянных конструкций со стальным каркасом без вертикальных диафрагм или связей то же, с диафрагмами или связями из железобетонных крупнопанельных или монолитных конструкций из железобетонных объемно-блочных и панельно-блочных конструкций с железобетонным каркасом без вертикальных диафрагм или связей то же, с заполнением из кирпичной или каменной кладки то же, с диафрагмами или связями из кирпичной или каменной кладки 0,15 0,25 0,22 0,25 0,3 0,35 0,4 0,3 0,4 3. Здания и сооружения, в конструкциях которых могут быть допущены остаточные деформации, трещины, повреждения отдельных элементов, их смещения, временно приостанавливающие нормальную эксплуатацию при наличии мероприятий, обеспечивающих безопасность людей 0,12 Табл. 2.6. Коэффициент, учитывающий способность зданий и сооружений к рассеиванию энергии Характеристика зданий и сооружений K ψ 1. Высокие сооружения небольших размеров в плане (башни, мачты, дымовые трубы, отдельно стоящие шахты лифтов и т.п.) 1,5 2. Каркасные бессвязевые здания, стеновое заполнение которых не оказывает влияния на их деформируемость 1,3 3. Здания и сооружения, не указанные в 1-2, кроме гидротехнических сооружений 1 Для зданий и сооружений, рассчитываемых по консольной схеме, значение η ik при поступательном горизонтальном (вертикальном) сейсмическом воздействии без учета моментов инерции массы следует определять по формуле n j j i j n j j i j k i ik x X m x X m х Х 1 2 1 ) ( ) ( ) ( , (2.20) где X i (х k ) и X i (х i ) – смещения здания или сооружения при собственных колебаниях по i -й форме в рассматриваемой точке k и во всех точках j , где в соответствии с расчетной схемой его масса принята сосредоточенной; m j – масса здания или сооружения, отнесенная к узловой точке j , определяемая с учетом расчетных нагрузок на конструкцию. Для зданий высотой до пяти этажей включительно с незначительно изменяющимися по высоте массами и жесткостями этажей при T i менее 0,4 с коэффициент η k , при использовании консольной схемы для поступательного горизонтального (вертикального) сейсмического воздействия без учета моментов инерции массы, допускается определять по упрощенной формуле n j j j n j j j k ik x m x m х 1 2 1 , (2.21) где x k и x j – расстояния от точек k и j до верхнего обреза фундаментов. Усилия в конструкциях зданий и сооружений, проектируемых для строительства в сейсмических районах, а также в их элементах, следует определять с учетом высших форм их собственных колебаний. Минимальное число форм собственных колебаний, учитываемых в расчете, рекомендуется назначать так, чтобы сумма эффективных модальных масс, учтенных в расчете, составляла не менее 90 % общей массы системы, возбуждаемой по направлению действия сейсмического воздействия для горизонтальных воздействий и не менее 75 % – для вертикального воздействия. Должны быть учтены все формы собственных колебаний, эффективная модальная масса которых превышает 5 % (см. приложение А, СП14.13330.2011). При этом для сложных систем с неравномерным распределением жесткостей и масс необходимо учитывать остаточный член от отброшенных форм колебаний. Для зданий и сооружений простой конструктивной формы при использовании консольной РДМ усилия в конструкциях допускается определять с учетом не менее трех форм собственных колебаний, если период первой (низшей) формы собственных колебаний значение T i более 0,4 с, и с учетом только первой формы, если значение T i равно или менее 0,4 с. Расчетные значения поперечных и продольного усилий, изгибающих и крутящего моментов, нормальных и касательных напряжений в конструкциях от сейсмической нагрузки при условии статического действия ее на сооружение, а также расчетные значения перемещений следует определять по формуле (2.17). При этом если периоды i -й и (i+1) -й форм собственных колебаний сооружения отличаются менее чем на 10 %, то расчетные значения соответствующих факторов необходимо вычислять с учетом их взаимной корреляции. Для этого допускается применять формулу n i n i i i i i X X X X 1 1 1 1 2 , (2.22) где ρ i =2 , если T i +1 /T i ≥0,9 и ρ i =0 , если T i +1 /T i <0,9 (T i > T i +1 ) Вертикальную сейсмическую нагрузку (кроме каменных конструкций), следует определять по формуле (2.18), при этом коэффициент K ψ принимают равным единице, а значение вертикальной сейсмической нагрузки умножают на 0,75. Консольные конструкции, масса которых по сравнению с массой здания незначительна (балконы, козырьки, консоли для навесных стен и т.п. и их крепления), следует рассчитывать на вертикальную сейсмическую нагрузку при значении βη =5 . Конструкции, возвышающиеся над зданием или сооружением и имеющие по сравнению с ним незначительные сечения и массу (парапеты, фронтоны и т.п.), а также крепления памятников, тяжелого оборудования, устанавливаемого на первом этаже, следует рассчитывать с учетом горизонтальной сейсмической нагрузки, вычисленной по формуле (2.18) при βη =5 . Стены, панели, перегородки, соединения между отдельными конструкциями, а также крепления технологического оборудования следует рассчитывать на горизонтальную сейсмическую нагрузку по формуле (2.18) при значениях βη , соответствующих рассматриваемой отметке сооружения, но не менее 2. При расчете горизонтальных стыковых соединений в крупнопанельных зданиях силы трения, как правило, не учитывают. При расчете конструкций на прочность и устойчивость помимо коэффициентов условий работы, принимаемых в соответствии с другими действующими нормативными документами, следует вводить дополнительно коэффициент условий работы m кр путем деления величин усилий на этот коэффициент, определяемый по табл. 7 СП14.13330.2011 (см. табл. 2.7). Табл. 2.7. Коэффициент условий работы Здания и сооружения следует разделять антисейсмическими швами в случаях, если: здание или сооружение имеет сложную форму в плане; смежные участки здания или сооружения имеют перепады высоты 5 м и более, а также существенные отличия друг от друга по жесткости и (или) массе. Устройство антисейсмических швов внутри помещений не допускается. Антисейсмические швы должны разделять здания или сооружения по всей высоте. Допускается не устраивать шов в фундаменте, за исключением случаев, когда антисейсмический шов совпадает с осадочным. Расстояния между антисейсмическими швами для зданий и сооружений не должны превышать: из стальных каркасов – по требованиям для несейсмических районов, но не более 150 м; из деревянных конструкций — 40 и 30 м и для остальных конструктивных решений – по табл. 8 СП14.13330.2011 (см. табл. 2.8) – 80 и 60 м при расчетной сейсмичности 7 – 8 и 9 баллов соответственно. Высота зданий не должны превышать размеров, указанных в табл. 8 СП14.13330.2011 (см. табл. 2.8). Характеристика конструкций Значения m кр При расчетах на прочность 1. Стальные, деревянные, железобетонные с жесткой арматурой 2. Железобетонные со стержневой и проволочной арматурой, кроме проверки на прочность наклонных сечений 3. Железобетонные при проверке на прочность наклонных сечений 4. Каменные, армокаменные и бетонные при расчете: на внецентренное сжатие на сдвиг и растяжение 5. Сварные соединения 6. Болтовые и заклепочные соединения При расчетах на устойчивость 7. Стальные элементы гибкостью свыше 100 8. Стальные элементы гибкостью до 20 9. Стальные элементы гибкостью от 20 до 100 1,3 1,2 1,0 1,0 0,8 1,0 1,1 1,0 1,2 от 1,2 до 1,0 по интерполяции Табл. 2.8 Высота здания в зависимости от конструктивного решения Несущие конструкции Высота, м (число этажей) Сейсмичность площадки, баллы 7 8 9 1. Стальной каркас По требованиям для несейсмических районов 2. Железобетонный каркас: рамно-связевый, безригельный связевый (с железобетонными диафрагмами, ядрами жесткости или стальными связями) безригельный без диафрагм и ядер жесткости рамный с заполнением из штучной кладки, в том числе каркасно-каменной конструкции рамный без заполнения 54(16) 14(4) 29 (9) 24(7) 41(12) 11(3) 24(7) 18(5) 31(9) 8(2) 18(5) 11 (3) 3. Стены из монолитного железобетона 75(24) 67(20) 54(16) 4. Стены крупнопанельные железобетонные 54(16) 47(14) 41(12) 5. Стены объемно-блочные и панельно- блочные железобетонные 50(16) 50(16) 38(12) 6. Стены из крупных бетонных или виброкирпичных блоков 29(9) 23(7) 17(5) 7. Стены комплексной конструкции из кирпича, бетонных и природных камней правильной формы и мелких блоков, усиленные монолитными железобетонными включениями: 1-й категории 2-й категории 20(6) 17(5) 17(5) 14(4) 14(4) 11(3) 8. Стены из кирпича, природных и бетонных камней и мелких блоков, кроме указанных в 7: 1-й категории 2-й категории 17(5) 14(4) 15(4) 11(3) 12(3) 8(2) 9. Стены из мелких ячеистых и легкобетонных блоков 8(2) 8(2) 4(1) 10. Стены деревянные бревенчатые, брусчатые, щитовые 8(2) 8(2) 4(1) За высоту здания принимают разность отметок низшего уровня отмостки или спланированной поверхности земли, примыкающей к зданию, и низа верхнего чердачного перекрытия или покрытия. Высота зданий больниц и школ при сейсмичности площадки строительства 8 и 9 баллов ограничивается тремя надземными этажами. Покрытие массой менее 50 % массы верхнего перекрытия в число этажей и высоту здания не включается. Л Е К Ц И Я № 8/3 П Л А Н 3.1. Предварительный расчет количества диафрагм жесткости. 3.2. Учет влияния податливости горизонтальных швов в диафрагмовой системе и связей сдвига. 3.3. Учет податливости основания на деформирование несущей системы. 3.4. Учет продольного изгиба на деформации и усилия диафрагмовой системы 3.1. ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЙ РАСЧЕТ КОЛИЧЕСТВА ДИАФРАГМ ЖЕСТКОСТИ Подбор необходимого количества диафрагм жесткости производится в 2-х взаимно-ортогональных направлениях. Этот выбор возможен только для несущих систем, близких к симметричным в плане, которые включают в себя диафрагмы близкие по изгибной и осевой жесткости, воспринимающие близкие по значению вертикальные нагрузки. Если несущая система обладает ярко выраженной асимметрией, или в системе используются диафрагмы различной жесткости, то предварительный выбор количества диафрагм по сравнению с уточнённым расчетом вносит погрешность 30%. В общем случае количество диафрагм, располагаемых параллельно одной из осей плана здания, ориентировочно задаётся из условия пр z y z y M M n ) ( ) ( , где n – количество диафрагм параллельных оси y(z). z y Рис. 3.1 z y M – равнодействующий изгибающий момент от действия вертикальных и горизонтальных нагрузок, приложенных по всей несущей системе, и действующих в плоскости yox и zox пр M – предельный допустимый момент, воспринимаемый одной диафрагмой жесткости. Суммарный изгибающий момент, действующий на всю несущую систему, от внешних нагрузок в плоскости yox или zox устанавливается исходя из опыта проектирования по приближенной формуле P H k M x M вн z y z y 001 , 0 ) ( 0 ) ( ) ( , (1) где 0 ) ( z y M – консольный изгибающий момент, действующий на всю несущую систему в соответствующей плоскости от горизонтальной нагрузки ) 3 1 1 ( 2 ) ( 2 0 ) ( x H a qx x M z y , (2) где q – интенсивность ветровой нагрузки в уровне верха здания; H – полная высота здания; вн k – коэффициент, учитывающий внецентренное приложение вертикальной нагрузки. На первом этапе, когда неизвестны эксцентриситеты вертикальной нагрузки 2 1 вн k Если же расположение диафрагм известно, и известны эксцентриситеты приложения вертикальной нагрузки, то вместо вн z y |