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)-2аз=7200-2(300/2)-2·20=6860 мм (h к=300 мм – размер сечения колонны, аз=20 мм – зазор между колонной и торцом ригеля). Ширина ригеля поверху (верхнее ребро) принимается при L≤7,8 м – bf=200 мм. Ширина ригеля понизу b=bf+2bc=200+2·100=400 мм (bc - 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
100
bf= 200
b= 400
I
150
150
I
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    (bс=(1170+1190)/2 = 1180 мм– ширина плиты посередине высоты, n – количество пустот, d – диаметр пустот, np – количество средних поперечных ребер,   tp – толщина среднего ребра). Конструктивная длина плиты l п=l-2(b рв/2)-2аз=6000-2(200/2)-2·20=5760 мм (b рв=200 мм – размер верха сечения ригеля, аз=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
159
10
45
26
26
130
130
10
40
30
30
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
6000
6000
6000
6000
6000
1
2
3
4
5
6
7
А
Б
С
Д


Рис. 1.3. Монтажные схемы колони и ригелей многоэтажного здания

 

ПК-58-12
6000
6000
6000
6000
6000
6000
1
2
3
4
5
6
7
А
Б
С
Д
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 γn=1,0 [1], табл. В.3, прилож. В.

 

Постоянная нагрузка

 

Вес железобетонного ригеля:

где b , h 1 , bf , h 2размеры 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=cectμSg,

 

где ce – коэффициент, учитывающий снос снега с покрытий зданий под действием ветра или иных факторов; ct – 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 Sg=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 lc=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 lc=2b - b2/l =2·21,6-21,62/36=30,24 м.

 

 

В виду отсутствия теплопотерь покрытия, термический коэффициент равен ct =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=cectμSg=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 ce и ct 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: 66; ЗАКАЗАТЬ РАБОТУ