Определение нагрузок, действующих в здание

Расчет железобетонных конструкций многоэтажного каркасного здания

Схема здания и условия задания

1.1. Исходные данные. Требуется рассчитать конструкции многоэтажного трехпролетного здания из сборного железобетона. Сетка колон 7,2×6,0 (L × l) м. Количество этажей – 5. Высота этажа – 4,8 м. Размеры сечения колонны 300×300 мм. Назначение здание – фитнес-центр. Длина здания составляет 6 пролетов, т.е. 36 м. Эксплуатационные условия – нормальные. Район строительства – г. Йошкар-Ола. Тип местности – А (открытый берег р. Кокшаги). Фундаменты проектируются на естественном основании. Условное расчетное сопротивление грунта 0,3 МПа.

1.2. Компоновка конструктивной схемы здания. Основными элементами каркаса являются фундаменты, железобетонные колонны, ригели, уложенные в направлении большего пролета, и плиты.

Железобетонные колонны. Членение колонн на 1 этаж. Размеры сечения колонн при L≤7,8 м - 300×300 мм. Для опирания ригелей на колонны на последних имеются консоли размером 150×150 мм. Стыки колонн располагаются на высоте 1,05 м от уровня верха консоли предыдущей колонны.

Железобетонные ригели. Ригели установлены в поперечном направлении (больший размер сетки колонн здания). Сечение ригелей тавровое, с полкой в растянутой зоне. Высота сечения ригеля h=0,075L=0,075·7200=540 мм, принимаем 550 мм (кратно 50 мм). Конструктивная длина ригеля l=L-2(h _к/2)-2а_з=7200-2(300/2)-2·20=6860 мм (h _к=300 мм – размер сечения колонны, а_з=20 мм – зазор между колонной и торцом ригеля). Ширина ригеля поверху (верхнее ребро) принимается при L≤7,8 м – b_f=200 мм. Ширина ригеля понизу b=b_f+2b_c=200+2·100=400 мм (b_c - величина свесов нижнего ребра ригеля). Конструктивные размеры ригеля 6860×400×550(h) мм. Размеры подрезки ригеля в опорных зонах равны размеру консоли колонны, т.е. 150×150 мм. Высота верхнего ребра ригеля определяется высотой многопустотной плиты перекрытия.

Геометрические размеры ригеля показаны на рис. 1.1.

I - I

100

b_f= 200

b= 400

150

6860

6560

Рис. 1.1. Геометрические размеры ригеля

Железобетонные плиты. Покрытие и перекрытия здания выполнены из многопустотных железобетонных предварительно напряженных плит (панелей) с круглыми пустотами. Высота сечения плит определяется из условия удовлетворения требования жесткости (прогиба) h = l/30; минимальная толщина верхней и нижней полок составляет 25…35 мм, ребер – 30-35 мм,

Номинальная ширина плиты b=L/6=7200/6=1200 мм (ширина плиты принимается в пределах 1000-1500 мм). Конструктивная ширина плиты: понизу 1200-10=1190 мм, поверху 1200-30=1170 мм (10 и 30 мм – швы понизу и поверху между боковыми гранями многопустотных плит). Высоту сечения плиты h = l/30=6000/30=200 мм ( – меньший размер пролета здания). Размер высоты плиты принимается кратным 10 мм. Назначаем толщину верхней и нижней полок мм. Проектируем 7 круглых пустот диаметром мм. Принимаем толщину средних ребер 30 мм. Толщина крайних ребер мм (b_с=(1170+1190)/2 = 1180 мм– ширина плиты посередине высоты, n – количество пустот, d – диаметр пустот, n_p – количество средних поперечных ребер, t_p – толщина среднего ребра). Конструктивная длина плиты l _п=l-2(b _рв/2)-2а_з=6000-2(200/2)-2·20=5760 мм (b _рв=200 мм – размер верха сечения ригеля, а_з=20 мм – зазор между ригелем и торцом плиты).

Конструктивные размеры плиты 5760×1190×200(h) мм.

Основные размеры плит приведены на рис. 1.2.

1170

159

130

1190

Рис. 1.2. Размеры сечения многопустотной плиты

На рис. 1.3 и 1.4 показаны монтажные схемы колонн, ригелей и плит перекрытия многоэтажного здания.

Железобетонные колонны

Железобетонные ригели

6000

Рис. 1.3. Монтажные схемы колони и ригелей многоэтажного здания

ПК-58-12

6000

ПК-58-15п

ПК-58-12с

Рис. 1.4. Монтажные схемы плит перекрытия и грузовые площади сбора нагрузок

на конструкции каркаса многоэтажного здания

Определение нагрузок, действующих в здание

Согласно СП 20.13330.2016 [2] нагрузки, возникающие в многоэтажном здании, делятся на постоянные (собственный вес несущих и ограждающих конструкций здания) и временные (полезная нагрузка на перекрытия и снеговая). При связевой системе каркаса ветровая нагрузка воспринимается диафрагмами жесткости.

В зависимости от уровня ответственности, характеризуемый социальными, экологическими и экономическими последствиями при повреждении или разрушении здания, проектируемое здание относится к классу КС-2, коэффициент надежности по ответственности γ_n=1,0 [1], табл. В.3, прилож. В.

Постоянная нагрузка

Вес железобетонного ригеля:

где b , h ₁ , b_f , h ₂ – размеры сечения ригеля; – длина ригеля, ρ =2500 кг/м³ – плотность железобетона.

Вес железобетонной плиты:

Временная нагрузка

Снеговая нагрузка. Высота здания 5×4,8=24 м, тип местности А, ширина здания 21,6 м. Район строительства – г. Йошкар-Ола.

Нормативное значение снеговой нагрузки на горизонтальную проекцию покрытия определяют по формуле

S₀=c_ec_tμS_g,

где c_e – коэффициент, учитывающий снос снега с покрытий зданий под действием ветра или иных факторов; c_t – термический коэффициент; μ –коэффициент перехода от веса снегового покрова земли к снеговой нагрузке на покрытие; S _g – нормативное значение вес снегового покрова на 1 м² горизонтальной поверхности земли.

Нормативное значение вес снегового покрова на 1 м² горизонтальной поверхности земли равно S_g=2,0 кПа=2,0 кН/м² (прилож. В, табл. В.4 и карта 1).

Коэффициент сноса следует учитывать для пологих (с уклоном до 12% или f / l≤0,05) покрытий однопролетных и многопролетных зданий без фонарей, проектируемых на местности типов А или В и имеющих характерный размер в плане l_c=2b - b²/l не более 100 м. Значение коэффициента принимается не менее 0,5:

где k – коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления по высоте; b – наименьший размер покрытия в плане; l – наибольший размер покрытия в плане.

Коэффициент , с учетом интерполяции между значениями 20 и 40 м (прилож. В, табл. В.6). Характерный размер в плане l_c=2b - b²/l =2·21,6-21,6²/36=30,24 м.

В виду отсутствия теплопотерь покрытия, термический коэффициент равен c_t =1,0. Коэффициент перехода от веса снегового покрова земли к снеговой нагрузке на покрытие, при статическом расчете рамы здания, принимается μ =1.

Нормативное значение снеговой нагрузки на горизонтальную проекцию покрытия определяем по формуле:

S₀=c_ec_tμS_g=0,64·1·1·2,0=1,28 кН/м².

Согласно п. 10.11 [2], для районов со средней температурой января минус 5°С и ниже пониженное нормативное значение снеговой нагрузки определяется умножением ее нормативного значения на коэффициент 0,5. При этом коэффициенты c_e и c_t принимаются равными единице. Для районов со средней температурой января выше минус 5°С пониженное значение снеговой нагрузки не учитывается, т.е. нагрузка от снега является кратковременной.

Коэффициент надежности по снеговой нагрузке следует принимать равным 1,4 [2].

Значения коэффициентов надежности постоянных нагрузок от конструкции покрытия γ _f определяются в зависимости от вида материала конструкции, её назначения и условии изготовления по табл. 7.1 [2], либо по приложению В1.

В табл. 2.1 приведена нагрузка на (от) 1 м² покрытия многоэтажного здания.

Таблица 2.1

Нагрузка на 1 м² покрытия многоэтажного здания (н/м²)

№ п/п	Элементы покрытия	Расчетная нагрузка (нормативная) при коэффициенте надежности	Коэффициент надежности по нагрузке	Расчетная нагрузка при коэффициенте надежности
1	2	3	4	5
1	Водоизоляционный ковер: 3 слоя рубероида на битумной мастике	180,0	1,3	234,0
2	Цементно-песчаная стяжка толщиной 30 мм (плотность 2000 кг/м³)	600,0	1,3	780,0
3	Утеплитель: пенобетон толщиной 120 мм (плотность 600 кг/м³)	720,0	1,3	936,0
4	Пароизоляция: 1 слой рубероида	60,0	1,3	78,0
5	Многопустотная плита покрытия 20600/(1,18·5,76)	3030,8	1,1	3333,9
6	Железобетонный ригель 30870/(6·7,2)	714,6	1,1	786,1
7	ИТОГО постоянная	5305,4		6148,0
8а 8б	Снеговая нагрузка (полная) Пониженное значение снеговой нагрузки (длительная нагрузка)	1280,0 1000,0	1,4 1,4	1792,0 1400,0
	ИТОГО полная нагрузка (7+8а) ИТОГО длительная нагрузка (7+8б)			7940,0 7548,0

Полезная нагрузка на перекрытия. Назначение здание – фитнес-центр. Нормативное значение полезной нагрузки на перекрытия здания (табл. 8.3 [2], либо прилож. В2) 4 кПа=4000 н/м².

Пониженное нормативное значение равномерно распределенной кратковременной нагрузки (п. 8.2.3 [2]) определяется умножением нормативного значение на коэффициент 0,35. Коэффициент надежности для полезной нагрузки при значениях 2,0 кПа и более равен 1,2 (п. 8.2.2 [2]).

Следует подчеркнуть, что понятие «пониженное значение» принимается для проверки состояний эксплуатационной пригодности конструкций. Другими словами, временную нагрузку на перекрытия следует рассматривать как сумму длительного (обычного) и кратковременного (особого) нагрузочных эффектов: обычный нагрузочный эффект, связан, например, с нагрузками от мебели и веса людей в обычных ситуациях, а особый нагрузочный эффект, связан со скоплением людей при проведении собраний, торжеств, вечеринок, а также при чрезвычайных ситуациях.

В табл. 2.2 приведена нагрузка на (от) 1 м² перекрытия многоэтажного здания.

Таблица 2.2

Нагрузка на 1 м² перекрытия здания (н/м²)

№ п/п	Элементы перекрытия	Расчетная нагрузка (нормативная) при коэффициенте надежности	Коэффициент надежности по нагрузке	Расчетная нагрузка при коэффициенте надежности
1	2	3	4	5
1	Керамический плиточный пол толщиной 10 мм (плотность 1600 кг/м³)	160,0	1,2	192,0
2	Цементно-песчаная стяжка толщиной 30 мм (плотность 2000 кг/м³)	600,0	1,3	780,0
3	Выравнивающий керамзитобетонный слой толщиной 30 мм (плотность 1400 кг/м³)	420,0	1,3	546,0
4	Пароизоляция: 1 слой рубероида	60,0	1,3	78,0
5	Многопустотная плита покрытия	3030,8	1,1	3333,9
6	Железобетонный ригель	714,6	1,1	786,1
	ИТОГО постоянная	4985,4		5716,0
7	Полезная нагрузка (полная) в т.ч. длительная	4000,0 1400,0	1,2 1,2	4800,0 1680,0
8	ИТОГО полная нагрузка в т.ч. длительная	8985,4 6385,4		10516,0 7396,0
Нагрузка на 1 м² перекрытия здания без учета веса ригеля
9	ИТОГО полная нагрузка в т.ч. длительная	8270,8 5670,8		9729,9 6609,9

Дата добавления: 2018-10-27; просмотров: 761; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

12 3 4 5 6 7 8 9 10 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!