СРОП1 РиКСЗиС. Расчёт одноэтажного производственного здания с железобетонным каркасом на сейсмические воздействия в поперечном направлении

• Название: Расчёт одноэтажного производственного здания с железобетонным каркасом на сейсмические воздействия в поперечном направлении
• Дата: 14.02.2023
• Размер: 111.54 Kb.
• Имя файла: СРОП1 РиКСЗиС.docx
• Тип: Документы; #935811

Министерство образования и науки Республики Казахстан

Международная образовательная корпорация

Казахская Головная Архитектурно-Строительная Академия



СРОП-1

по дисциплине «Расчет и конструирование сейсмостойких зданий»

Тема: «Расчёт одноэтажного производственного здания с железобетонным каркасом на сейсмические воздействия в поперечном направлении»

Выполнила: РПЗС 20-9 Бисенов Д.

Проверил: ассист. проф. Дузев Р.Д.

Алматы, 2022 г

Исходные данные

ID-30

Размеры здания в плане, в м	72x36
Высота до низа несущих конструкций покрытия, в м	6
Пролет балки, в м	18
Размеры сечения колонн, в мм	400х500
Класс бетона	B20
Населённый пункт	Жаланаш
Снеговой район	III
Тип грунтовых условий	III

Определение сейсмических нагрузок, действующих на железобетонный каркас одноэтажного бескранового здания
Таблица 1

Вертикальные нагрузки	Единицы измерения	Нормативная нагрузка	Коэффициент			Расчётная нагрузка
			Надёжности по нагрузке	Сочетания нагрузок
От веса:
- снега	кПа	1,5	1,4	0,5	0,35
- кровли	кПа	0,56	1,2	0,9	0,61
- утеплителя	кПа	0,45	1,2	0,9	0,49
- железобетонных плит покрытия	кПа	1,6	1,1	0,9	1,58
- балок покрытия	кН	22,5	1,1	0,9	22,27
- вертикальных связей между стропильными конструкциями	кН	4,2	1,05	0,9	3,97
- распорок	кН	1,6	1,05	0,9	1,51
- колонн	кН	3	1,1	0,9	2,97
- кирпичных стен	кПа	5,7	1,1	0,9	5,64
- остекления окон	кПа	0,5	1,1	0,9	0,49
- ворот, включая вес рамы	кПа	3,8	1,1	0,9	3,76

А. Расчёт каркаса в поперечном направлении здания

1. 
   Определяем перемещения колонн от действия единичных горизонтальных сил, приложенных в уровнях верха колонн. Моменты инерции поперечного сечения колонн каркаса и железобетонной части колонны торцевого фахверка будут равны:
   

𝐽_ф.б. = 𝑏ℎ³/12 = 0,4 ∙ 0,4³/12 = 21,3 ∙ 10⁻⁴м⁴;

𝐽_𝑘 = 𝑏ℎ³/12 = 0,4 ∙ 0,5³/12 = 41,6 ∙ 10⁻⁴м⁴;
то же, поперечного сечения металлической части фахверковой колонны
𝐽_фмб. = 2 ∙ (0,01 ∙ 0,2³/12) + (0,24 ∙ 0,06³/12) = 0,133 ∙ 10⁻⁴м⁴;

Жёсткость железобетонных колонн:

− по осям А и Г

𝐸_б𝐽_𝑘 = 2,4 ∙ 10¹⁰ ∙ 21,3∙ 10⁻⁴ = 5,112∙ 10⁶П𝑎 ∙ м⁴;

− по осям Б и В

𝐸_б𝐽_𝑘 = 2,4 ∙ 10¹⁰ ∙ 26,7∙ 10⁻⁴ = 64,08∙ 10⁶П𝑎 ∙ м⁴

Жёсткость фахверковой колонны:

• 
  железобетонная часть
  

𝐸_б𝐽_ф.б = 2,15 ∙ 10¹⁰ ∙ 21,3 ∙ 10⁻⁴ = 45,8 ∙ 10⁶П𝑎 ∙ м⁴;

𝐸_б𝐽_𝑘 = 2,15 ∙ 10¹⁰ ∙ 26,7∙ 10⁻⁴ = 57,4∙ 10⁶П𝑎 ∙ м⁴;

• 
  металлическая часть
  

𝐸_с𝑚𝐽_ф.м = 2,4 ∙ 10¹¹ ∙ 41,6 ∙ 10⁻⁴ = 100,08 ∙ 10⁶П𝑎 ∙ м⁴

Перемещения колонн каркаса по осям А и В определяются с учётом жёсткости прилегающих к ним участков самонесущей кирпичной стены. Модуль деформации каменной кладки кирпичных стен определяется в соответствии с указаниями глав строительных норм «Каменные и армокаменные конструкции» [5]:
𝐸 = 0,8 𝐸₀ = 0,8𝛼₁ ∙ 2𝑅 = 1,6 ∙ 𝛼₁ ∙ 𝑅 = 1,6 ∙ 1000 ∙ 1,3 = 2080 МП𝑎

где 𝛼₁ ‒ упругая характеристика кладки; R‒ расчётное сопротивление сжатию каменной кладки.

Перемещения на уровне верха колонн:

‒ для колонн по осям 1-А, 1-г, 13-А, 13-Г с учётом жёсткости продольной стены длиной l = 0,5+5,5/2 = 3,25м
𝐽_𝑐 = 𝑏ℎ3/12 =3,25 ∙ 0,38/12=14,85∙ 10⁻⁴м⁴;

𝐸𝐽_𝑐 = 2080 ∙ 10⁶ ∙ 14,85 ∙ 10⁻³ = 30,9 ∙ 10⁶П𝑎 ∙ м⁴;

𝐸_б𝐽_𝑐 + 𝐸𝐽_𝑐 = 100,08∙ 10⁶ + 30,9 ∙ 10⁶ = 130,98∙ 10⁶П𝑎 ∙ м⁴;

𝐸_б𝐽_𝑘 + 0,4 ∙ 𝐸𝐽_𝑐 = 100,8∙ 10⁶ + 0,4 ∙ 30,9 ∙ 10⁶ = 112,44∙ 10⁶П𝑎 ∙ м⁴;


– для колонн по осям 2-А, 2-Г, 12-А, 12-Г с учётом жёсткости участка продольной стены длиной l = 5,5/2 + 1,5 = 4,25 м
𝐽_𝑐 = 4,25 ∙ 0,38³/12 = 19,4 ∙ 10⁻³м⁴;

𝐸𝐽_𝑐 = 2080 ∙ 10⁶ ∙ 19,4 ∙ 10⁻³ = 40,35 ∙ 10⁶П𝑎 ∙ м⁴;

𝐸_б𝐽_𝑘 + 𝐸𝐽_𝑐 = 100,08∙ 10⁶ + 40,35 ∙ 10⁶ = 140,48∙ 10⁶П𝑎 ∙ м⁴;

𝐸_б𝐽_𝑘 + 0,4 ∙ 𝐸𝐽_𝑐 = 100,08∙ 10⁶ + 0,4∙40,35∙10⁶ =116,24∙10⁶П𝑎∙м⁴;

– для колонн по осям 3-А, 3-Г и 11-А, 11-Г с учётом жёсткости продольной стены длиной l = 1,5 + 1,5 =3м:
𝐽_𝑐 = 3 ∙ 0,38³/12 = 13,72 ∙ 10⁻³м⁴;

𝐸𝐽_𝑐 = 2080 ∙ 10⁶ ∙ 13,72 ∙ 10⁻³ = 28,5 ∙ 10⁶П𝑎 ∙ м⁴;

𝐸_б𝐽_𝑘 + 𝐸𝐽_𝑐 =100,08 ∙ 10⁶ + 28,5 ∙ 10⁶ =128,58 ∙ 10⁶П𝑎 ∙ м⁴;

𝐸_б𝐽_𝑘 + 0,4 ∙ 𝐸𝐽_𝑐 =100,08 ∙ 10⁶ + 0,4 ∙ 28,5 ∙ 10⁶ =111,48 ∙ 10⁶П𝑎 ∙ м⁴;

• 
  для колонн по осям Б и В
  

6,15³

𝛿₁₂ = _{3 ∙ 51,12∙ 106} = 1,51м/МН;

• 
  для фахверковой колонны
  

6,15³ 7,35³ − 1,3<sup>3

𝛿12 =</sup> 3 ∙ 2,7 ∙ 10^{6 +} 3 ∙ 100,08 ∙ 10^{6 = 1,3м/МН.}

2. 
   Определяем жёсткость каркаса здания на уровне верха колонн по формуле 6.3 методических указаний:
   

𝑛

𝐶 = ∑ (

1

1

^𝛿𝑘𝑘
) = (4/6,43) +(4/6,12) +(18/1,58) +(13/1,51) +(8/1,3) =27,4 МН/м.

3. 
   Находим вес здания от расчётных вертикальных нагрузок, от веса элементов, конструкций и снега. Вес здания принимаем сосредоточенным в уровне верха колонн и определяем согласно пункта 6.4 методических указаний. Вычисления в табличной форме приведены в таблице 2.
   

Таблица 2

Вертикальные нагрузки	Единица измерения	Нормативная нагрузка	Коэффициент			Расчетная нагрузка		Вычисления		Расчетная на- грузка Qn, кН
			Надежности по нагрузке	Сочетания нагрузок
1	2	3	4	5	6		7		8
От веса:
снега	кПа	1,5	1,4	0,5	1,05		1,05∙72∙36		2721,6
кровли	кПа	0,56	1,2	0,9	0,61		0,61∙72∙36		1581,12
утеплителя	кПа	0,45	1,2	0,9	0,49		0,49∙72∙36		1270,08
плит покрытия	кПа	1,6	1,1	0,9	1,58		1,58∙72∙36		4095,36
балок покрытия	кН	22,5	1,1	0,9	22,27		22,27 ∙(24)		532,8
вертикальных связей между стропильными конструкциями	кН	4,2	1,05	0,9	3,97		3,97∙(22)		87,54
Распорок	кН	1,6	1,05	0,9	1,51		1,51∙4		66,44
участков стен, расположенных выше уровня колонн	кПа	5,7	1,1	0,9	5,64		5,64∙1,5∙72∙2		1218,24
Итого:									11574,25
От 1/4 веса:
участков стен, расположенных в пределах высоты колонн	кПа	5,7	1,1	0,9	5,64		0,25[5,7(6∙72- 4,2∙3∙10) 2+ 0,49∙4,2∙3∙10∙2]		902,9
Колонн	кН	3,6	1,1	0,9	3,564		0,25∙2,97∙47		34,8
Итого:									12511,95

4. 
   Вычисляем период собственных колебаний каркаса в поперечном направлении здания по формуле 6.2 методических указаний:
   

5. 
   Определяем значения 𝑆_𝑑⁽𝑇_𝑖⁾ − спектра реакции в ускорениях при периоде Т=1,33 сек. По формуле 98.6) ил 87 в зависимости от соотношения Т и Т_с. Для II типа грунтов Т_с = 0,72 (см.таблицу 8.7)
   

Но не менее

Значения горизонтального ускорения 𝑎_𝑔 принимается согласно выражению (8.10)



Для Баканас (Приложение Б)


(п.3а таблицы 8.5).

показатель нижней границы спектра расчетных реакций



6. Определяем значение суммарной горизонтальной нагрузки на уровне верха колонн:


Сейсмическую нагрузку распределяем между поперечными рамами пропорционально их жёсткостям:

-на рамы по осям 1 и 12



-на рамы по осям 2 и 11

-на рамы по осям 3 и 10

б) по длине колонны от веса колонн:

-по осям 1 и 12:



-то же по осям 2 и 11:


в) по длине колонн по осям А и В от участка стены, расположенных в пределах высоты колонн:

-на рамы по осям 1 и 12:



-на рамы по осям 2 и 11:



-на рамы по осям 3 и 10:

.

Список использованной литературы

1. 
   СНиП РК 2.03-30-2006. Строительство в сейсмических районах.
   

−Алматы, 2006. −49 с.

2. 
   Амосов А.А. Основы теории сейсмостойкости сооружений. Уч. пос. Изд-во АСВ, 2010. −136 с.
   
3. 
   Железобетонные и каменные конструкции сейсмостойких зданий и сооружений. Уч. пос. Плевков В.С., Мальганов А.И., Балдин И.В. −М. Изд-во АСВ, 2012.−290 с.
   
4. 
   СП РК 2.03-30-2017*. Свод правил Республики Казахстан
   

«Строительство в сейсмических зонах Республики Казахстан». Нур-Султан, 2019.