Практическое занятие № 2 - Одноэтажные каркасные промздания из сборного железобетона

Определить сейсмическую нагрузку на одноэтажное, трех пролетное каркасное промздание из сборных железобетонных элементов с размерами в плане 18х24 м. Расчетная сейсмичность 9 баллов.

Сетка колонн 9х6 м, железобетонные колонны сечением 40х60 см, на которые шарнирно опираются двускатные железобетонные балки (рисунок 9).

Покрытие состоит из сборных железобетонных ребристых плит 1,5х6 м.

Рисунок 3 - К расчету одноэтажного каркасного здания из сборных ж.б. элементов

 

Нормативные и расчетные нагрузки на 1 м² покрытия приведены в таблице 1.

При расчете зданий и сооружений на особое сочетание нагрузок значения расчетных нагрузок следует умножать на коэффициент сочетаний принимаемый по таблице 2

 

Таблица 1

№ п/п	Наименование нагрузок	Нормативная нагрузка кПа	Коэффициент надежности по нагрузке	Расчетная нагрузка кПа
1	Постоянная Ж.б. ребристая плита покрытия 1,5х6 м Обмазочная пароизоляция Асфальтовая стяжка 2 см Рул Рулонный ковер	2,5 0,05 0,35 0,15	1,1 1,1 1,3 1,3	2,75 0,055 0,455 0,195
2	Снег	3,05 0,54		3,45 0,9

 

Таблица 2

№ п/п	Виды нагрузок	Значения коэффициентов
1 2 3	Постоянные Временные длительные Кратковременные	0,9 0,8 0,5

 

Собственный вес колонны 0,4х0,6х10х25х1,1х0,9= 59,4 кН

Сосредоточенные нагрузки в уровне покрытия

Q_п= 3,45х0,9х27х24 + 0,9х0,5х27х24 + 0,25х59,4х20 + 1,5х1,1х0,9х15 = 2622 кН

где 1,5 кН – собственный вес железобетонной балки при пролете 9 м

Расчет здания в поперечном направлении

Определим перемещение от единичной силы без учета жесткости стеновых конструкций. Так как стропильные конструкции опираются на колонну шарнирно, то при вычислении перемещений от единичной силы на колонну можно рассматривать как консоль, тогда:

δ_к = Н³/3ЕI = 10³/3х2,7х10⁷х0,4х0,6³/12= 17,2х10^-4 м/кН

Бетон класса В 20 Е_в = 2,7х10⁴ МПа, соответствующая жесткость

С_к = 1/δ_к = 1/δ_к = 1/17,2х10⁴= 0,0583х10⁴ кН/м

Поскольку поперечная рама состоит из 4-х одинаковых колонн, общая жесткость поперечных рам

С_об = 0,233х10⁴х5 = 1,165х10⁴ кН/м = 11,65х10³ кН/м

Период собственных колебаний

Т = 2π√ Q/Схg = 2х3,14 √ 2686/ 11,65х10³х9,81 = 0,96 > 0,4 с

При второй категории грунта по сейсмическим свойствам [1]

β = 2,5 √ 0,4/0,962 = 1,6

Определяем горизонтальную сейсмическую нагрузку на здание [1]

S_к = К₁х S_oik = 0,35х2208 = 773 кН

S_oik = QхАхβхК_ψхη = 2622х0,4х1,6х1,3х1=2208 кН

Перемещение на уровне верха колонн

∆ = S_k/С_об = 773/11,65х10³ = 0,066 м = 6,6 см

Повышаем жесткость здания в продольном направлении в результате установки вертикальных крестовых связей между колоннами

58о		10м
6 м
Рисунок 4 - К расчету вертикальных связей по колоннам

                                                                                         

 

N_c = 773/0,525 = 1472 кН

А = N_с/R_s = 1472000/21000 =70,1см²/4 =17,5 см²

Принимаем 125х125х8 мм с А = 19,7 см²

Проверка прочности колонны: сечение колонны 40х60 см; бетон класса В20 R_в = 11,5 МПа; арматура класса А-III R_S= 365 МПа.

Вертикальная расчетная нагрузка на крайнюю колонну

N_c = 3,45х6х4,5 + 0,9х6х4,5 + 59,4/0,9 = 183,4 кН

Изгибающий момент от горизонтальной нагрузки в колоннах

М = (S_k/5х4)хН = (773/20)х10 = 386 кНм

Предварительно принимаем коэффициент армирования µ=0,01 и симметричное армирование А_s=А¹_s =µхbхh_о = 0,01х40х56 = =22,4 см², 4Ǿ 28 А III c А_s=А_s^*= 24,63 см²

х = N/R_вх b = 147200/11,5х(100)х40 = 3,2 см²

М _сеч = R_в^. b^. х^. (h_о- 0,5^.х) + R_sc^.А_S^. (h_о- а¹)= 11,5^. (100)^.40^.3,2^.(56-0,5^.3,2)+

 365 (100)^. 24,6^.52 = 546 кН м > 424 кН м

Вес и технико-экономические показатели двускатных железобетон- ных балок пролетом: 6; 9; 12 и 18 м приведены в таблице 6

Таблица 3

Марка бетона	Расчетная равномерно- распределенная нагрузка...		Вес балки т	Расход материалов на балку
				Бетона в м3	Стали в кг
	на 1 п.м. балки в т/м	На 1 м 2 пола В кг/м 2
БД 6	2,4-5,2	480- 860	1,3	0,5	112-154