Результаты численного моделирования

1 2 3 4 5 6 7

Отчет

по дисциплине «Геотехническое проектирование»

Численное моделирование подземного сооружения в программном комплексе Scad

Выполнил

студент гр.3130801/60702 Ильенко П.Д.

Руководитель

К.т.н, доцент Конюшков В.В.

«___» __________ 2020 г.

Санкт-Петербург

2020 г.

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ И ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ

Подземное сооружение представляет собой смешанный каркас с несущими колоннами внутри здания и стенами по периметру сооружения. Количество назначается следующим образом:

- число пролетов по оси X соответствует количеству букв в фамилии студента;

- число пролетов по оси Y соответствует количеству букв в имени студента.

Принятые характеристики пролетов:

· по оси Х – 7 пролетов по 9 м

· по оси У – 6 пролетов по 9 м

Все конструктивные элементы сооружения выполняются из монолитного железобетона со следующими характеристиками:

Колонны из бетона класса В25, сечением 30х30 см. Расположены в осях 2-7/Б-Е с шагом в осях 2-7 – 9 м, в осях Б-Е – 9 м.

Второстепенные балки из бетона класса В25, высотой 40 шириной 15 см. Выполняются вдоль осей Б-Е, с шагом 3 м.

Главные балки из бетона класса В25, высотой 75 шириной 30 см. Выполняются вдоль осей 2-7, с шагом 9 м.

Фундаментная плита выполняется толщиной 0,3 м из бетона класса В25 под всем сооружением.

Наружные несущие стены выполняются толщиной 0,2 м из бетона класса В25 по периметру сооружения по осям А-А, Ж-Ж, 1-1, 8-8.

Плита покрытия выполняется толщиной 0,15 м из монолитного железобетона класса В25.

Задание к отчету включает в себя следующие расчеты:

1. Задать конструктивную схему здания с сечениями и жесткостными параметрами элементов.

2. Задать постоянные и временные нагрузки на конструктивные элементы сооружения.

3. Определить коэффициент упругого основания под фундаментной плитой сооружения.

4. Рассчитать осадку фундаментной плиты и сравнить ее с предельно допустимым значением по СП 22.13330.2016.

5. Выполнить поверочный расчет фундаментной плиты на продавливание по требованиям СП 63.13330.2018.

6. Подобрать армирование продольной и поперечной верхней и нижней арматуры фундаментной плиты в программе Scad и выполнить поверочный расчет по требованиям СП 63.13330.2018.

7. Определить внутренние усилия в конструктивных элементах сооружения в программе Scad (продольные, поперечные и моментные усилия колоннах, балках и напряжения в фундаментной плите, стенах и плите покрытия).

8. Определить внутренние усилия в наружных стенах сооружения в программе Scad и выполнить поверочный расчет на внецентренное сжатие по требованиям СП 63.13330.2018

9. Подобрать армирование для колонн сооружения в программе Scad и выполнить поверочный расчет на внецентренное сжатие по требованиям СП 63.13330.2018.

10. Подобрать верхнюю и нижнюю продольную арматуру второстепенных и главных балок на действие изгибающего момента и поперечной силы в программе Scad и выполнить поверочный расчет по требованиям СП 63.13330.2018.

11. Подобрать армирование продольной и поперечной верхней и нижней арматуры плиты покрытия в программе Scad и выполнить поверочный расчет по требованиям СП 63.13330.2018.

12. Сформировать отчет с пояснительной запиской, графическими результатами расчетов, выводами и рекомендациями.

РЕЗУЛЬТАТЫ ЧИСЛЕННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ

Рис. 1. Расчетная схема сооружения в осях 1-8/А-Ж (отображены: фундаментная плита толщиной 0,3 м, наружные стены толщиной 0,2 м и плита покрытия толщиной 0,15 м)

Рис. 2. Расчетная схема сооружения в осях 1-8/А-Ж (отображена сетка колонн с шагом в осях 2-7/Б-Е с шагом в осях 2-7 – 9 м, в осях Б-Е – 9 м, сечением 30х30 см, второстепенные балки с шагом 3 м, в осях Б-Е сечением 15х40 см и главные балки с шагом 9 м, в осях 2-7, сечением 30х75 см)

Рис. 3. Фрагмент расчетной схемы сооружения (отображена фундаментная плита толщиной 30 см, плита покрытия толщиной 15 см и стены с толщиной 20 см)

Рис. 4. Цветовые обозначения жёсткостей элементов.

Рис. 5. Сетка осей сооружения

Рис. 6. Фрагмент расчетной схемы в осях 2-3/А-Ж с отображением нагрузок от собственного веса элементов на 1 погонный метр длины элемента (вес фундаментной плиты – 0,75 Т/м², вес наружной стены – 0,5 Т/м², вес колонны – 0,225 Т/м², вес второстепенной балки – 0,15 Т/м, вес главной балки – 0,562 Т/м, вес плиты покрытия – 0,375 Т/м²)

Рис. 7. Фрагмент расчетной схемы в осях 2-3/А-Ж с отображением нагрузки от грунтовой засыпки на плите покрытия 2,07 Т/м²

Рис. 8. Фрагмент расчетной схемы в осях 2-3/А-Ж с отображением снеговой нагрузки на плите покрытия 0,18 Т/м²

Рис. 9. Фрагмент расчетной схемы в осях 2-3/А-Ж с отображением нагрузки от активного давления грунта на наружные стены сооружения, от 1,9 до 6,3 Т/м²

Рис. 10. Фрагмент расчетной схемы в осях 2-3/А-Ж с отображением нагрузки от гидростатического давления воды на фундаментную плиту и наружные стены сооружения, от 0 до 1,92 Т/м²

Рис. 11. Фрагмент расчетной схемы в осях 2-3/А-Ж с отображением временной (полезной или эксплуатационной нагрузки) на фундаментную плиту сооружения 3,84 Т/м²

Рис. 12. Коэффициент упругого основания под фундаментной плитой, моделирующий реакцию грунтового основания, Т/м³

Расчетные сочетания нагрузок были заданы по требованиям СП 20.13330.2018 с учетом воздействия постоянных и временных нагрузок:

1) От собственного веса сооружения

2) От веса грунта засыпки

3) От снеговой нагрузки

4) От бокового давления грунта

5) От давления грунтовых вод

6) От полезной нагрузки (воды в резервуаре)

В расчетах были учтены следующие основные комбинации загружений:

1) С понижающими коэффициентами

2) Полное сочетание нагрузок

3) Не учитывается нагрузка от давления жидкости в резервуаре

4) Не учитывается боковое давление грунта

Рис. 13. Таблица комбинаций загружений

Рис. 14. Таблица расчетных сочетаний усилий

Рис. 15 Деформированная схема сооружения

Рис. 16 Деформированная схема сооружения

Максимальные деформации наблюдаются при комбинации 4. Схема изображена в полном виде и с удалением стен и перекрытий для лучшего отображения деформаций колонн и балок.

Расчет нагрузки от веса здания по Z:

Найдем сумму значений СВ (1), грунтовой засыпки (2) и полезной (6) нагрузки по Z.

Сумма по Z = 24869,99 т.

Определим площадь фундаментной плиты S = 3402 м².

И вычислим нагрузку, приходящуюся на 1 м² грунта под подошвой сооружения q=7,31 T/м².

Изополе осадок (вертикальных перемещений основания). Отчет сформирован программой Кросс (64-бит).

Схема площадки

Список грунтов

Наименование	Удельный вес, Т/м³	Модуль деформации, Т/м²	Модуль упругости, Т/м²	Коэффициент Пуассона	Коэффициент переуплотнения	Давление переуплотнения, Т/м²
Пески	1.8	3200	26666.667	0.3	1	0
Супеси	1.9	2600	21666.667	0.35	1	2.5
Глины	1.95	2000	16666.667	0.42	1	5

Список скважин

Наименование	Координаты, м		Описание скважин
1) 1	31.5	27	Грунт	Отметка верхней границы, м	Скачок эффект. напряж, Т/м²
			Пески	0	0
			Супеси	-1.2	0
			Глины	-2.2	0