Динамический расчет и обеспечение устойчивости зданий

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Российской федерации

ФГБОУ ВПО «Кубанский государственный технологический университет»

(КубГТУ)

Кафедра СКиГС

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

По дисциплине:

«Динамический расчет и обеспечение устойчивости зданий»

Вариант 393

Выполнил студент IV курса МИППС

специальность 270800, группа 11-ЗСБс-СТ5

Коломийцев Дмитрий Валерьевич

Шифр зачетной книжки 10-ЗСс-393

Проверил: Тамов М.М.

Содержание

Введение

Компоновка конструктивного решения здания

Определение расчетной сейсмичности площадки строительства и сбор нагрузок

Определение динамических и жесткостных характеристик здания

Вычисление сейсмической нагрузки

Определение усилий в несущих конструкциях от сейсмической нагрузки

Список используемой литературы

Введение

Динамика сооружений - наука о колебаниях и методах расчёта сооружений, подвергающихся действию динамических нагрузок, и способах уменьшения колебаний. Динамические нагрузки на сооружение характеризуются настолько быстрым изменением во времени их величины, направления или места приложения, что вызывают колебания сооружения, которые необходимо учитывать при его расчёте. Таковы нагрузки, возникающие при работе машин с неуравновешенными движущимися массами, при ударах массивных тел, при землетрясениях и взрывах и т.д. Колебательный характер имеют не только перемещения точек сооружения, но и внутренние усилия и напряжения в его элементах. Определение ожидаемых амплитуд перемещений, внутренних усилий и напряжений в сооружении при его колебаниях под действием динамической нагрузки, т. е. при вынужденных колебаниях и сравнение их с допустимыми значениями составляют основное содержание динамического расчёта сооружения. Допустимые значения амплитуд внутренних усилий обусловлены требованиями прочности и долговечности строительных конструкций, а значения амплитуд скоростей и ускорений колебаний зданий и сооружений, в которых находятся люди или помещение производства с точной технологией, -- требованиями безвредного влияния колебаний на здоровье людей и на качество выпускаемой продукции.

Динамика сооружений тесно связана со статикой сооружений, являющейся основным разделом строительной механики. Вопрос о прочности и долговечности сооружения решается на основе статических и динамических расчётов. Динамика сооружений использует хорошо разработанные методы статики сооружений, однако существенно их обобщает с помощью принципа Даламбера, вводя в уравнение новую переменную -- время.

Цель динамического расчета конструкций зданий следующая:

- определение динамических нагрузок и их классификация по частотности и динамичности;

- расчет собственных колебаний и определение основных динамических характеристик зданий;

- расчет вынужденных колебаний и определение амплитуды динамических перемещений и проверка выполнения физиологических и технологических требований по ограничению уровня колебаний;

- определение амплитуды внутренних усилий в конструкциях и произведение расчета на прочность и выносливость.

конструктивный строительство нагрузка жесткостный

Компоновка конструктивного решения здания

В соответствии с заданием на контрольную работу принят железобетонный рамный каркас. Здание расположено в г. Владикавказе. Расчетный вес снегового покрова 1,2 кПа. Грунт второй категории.

Характеристики здания:

Ширина - 18,0 м;

Длина - 30,0 м;

Высота этажа - 3,2 м;

Кол-во этажей - 4;

Фундаменты - столбчатые

Перекрытия и покрытие - монолитные железобетонные плиты толщиной 200 мм;

Наружные стены - самонесущие кирпичные толщиной 510 мм;

Колонны - монолитные сечением 400х400 мм;

Ригели - монолитные железобетонные 600х400 мм;

Перегородки - кирпичные толщиной 120 мм;

Кровля -с покрытием рубероидным ковром;

Лестницы - из монолитных железобетонных маршей и площадок.

Определение расчетной сейсмичности площадки строительства и сбор нагрузок

Согласно СП 14.13330.2010 Актуализированная редакция

СНиП II-7-81* «Строительство в сейсмических районах» в разделе «Общее сейсмическое районирование территории Российской Федерации ОСР 97» (Список населенных пунктов) по карте ОСР-97-А-10% сейсмичность района г. Владикавказ составляет 8 баллов (Решение опроектировании выборе карты при проектировании конкретного объекта принимается заказчиком по представлению генерального проектировщика, за исключением случаев, оговоренных в других нормативных документах).

Расчетную сейсмичность площадки строительства определяем по таблице 1 [6] на основании заданной II категории грунта по сейсмическим свойствам (Скальные грунты выветрелые и сильновыветрелые, в том числе вечномерзлые, кроме отнесенных к категории I; крупнообломочные грунты, содержащие более 30 % песчано-глинистого заполнителя с преобладанием контактов между обломками; пески гравелистые, крупные и средней крупности плотные и средней плотности маловлажные и влажные; пески мелкие и пылеватые плотные и средней плотности маловлажные; глинистые грунты с показателями консистенции IL ?0,5; при коэффициенте пористости

е<0,9 для глин и суглинков и е<0,7 - для супесей; вечномерзлые нескальные грунты пластичномерзлые и сыпучемерзлые, а также твердомерзлые при температуре выше минус 2 °С при строительстве и эксплуатации по принципу I). Расчетная сейсмичность площадки строительства при грунтах II категории принимается той же сейсмичности района и в нашем случае составляет 8 баллов.

Сбор нагрузок производим на общую площадь покрытия и перекрытия здания.

Конструктивное решение пола принимаем одинаковым для всех этажей.

Сбор нагрузок представлен в таблицах 1 и 2.

Таблица 1 - Нагрузка на покрытие

Таблица 2 - Нагрузка на перекрытие

Определение динамических и жесткостных характеристик здания

Расчет ведется в предположении восприятия всей сейсмической нагрузки колонами.

Изгибная жесткость колонн.

B=EbI=30000*0,0213*24=1536 МНм2

где Eb=30000 МН/м2 - модуль упругости бетона

I - момент инерции диафрагмы

I=0,44/12=0,0021333 м4;

Ярусная масса m = G / g =877.1 кНс2/м

Длязданий с рамным каркасом значения периодов колебании определяем по формулам:

T1=1.8 Н02vm/Bl=1.8*14.282v877.1/153600*3.2=4.86 c;

T2=0,3 Н02vm/Bl=1.8*14.282v877.1/153600*3.2=0.79 c;

T3=0,1 Н02vm/Bl=1.8*14.282v877.1/153600*3.2=0.27 c;

где Н= Н0n/(n-0.5)=12.5*4/(4-0.5)=14.28

здесь Н0 = 12,5 м - расстояние от обреза фундамента до оси ригеля

(условного) верхнего этажа;

п =4 - кол-во этажей.

Значения коэффициента динамичности в для грунтов II категорий по сейсмическим свойствам в зависимости от расчетного периода собственных колебаний Т1 здания или сооружения по i-ой форме при определении сейсмических нагрузок следует принимать равными:

при Тi ? 0,1 свi=1+15Тi;

при 0,1 с < Тi < 0,8 свi=25;

при Тi ? 0,8 свi=2,5*(0,8/ Тi)0,5

Во всех случаях значения вi должны приниматься не менее 0,8.

Коэффициент динамичности для расчета по первым трем формам колебаний:

в1=2,5*(0,8/ T1)0,5=1,01;

в2= в3=2,5.

Коэффициенты форм колебании подсчитаны в таблице 3.

Таблица 3 - коэффициенты форм колебаний

Вычисление сейсмической нагрузки

Расчетную сейсмическую нагрузку, приложенную к точке k и соответствующего i-ой форме собственных колебаний, определим по формуле:

Sik=K0K1GkAвiKшзik,

где K0=1,0 - коэффициент, учитывающий допускаемые повреждения;

K1=0,35 - коэффициент, учитывающий допускаемые повреждения;

А=1,0 м/с2 - значение ускорения в уровне основания;

Kш=1,3 - коэффициент, учитывающий способность к рассеиванию энергии.

Таблица 4 - значения сейсмических сил, соответствующие трем формам колебаний

Определение усилий в несущих конструкциях от сейсмической нагрузки

Поперечные силы (кН) и изгибающие моменты (кНм) в сечениях вертикальных диафрагм подсчитаны в таблице 5 для трех форм колебаний.

Расчетные значения поперечных сил и изгибающих моментов в горизонтальных сечениях вертикальных диафрагм определяют по формулам:

Qk=v?3i=1Q2ik;

Mk=v?3i=1M2ik.

Таблица 5 - значения сейсмических и поперечных сил (кН)и изгибающих моментов (кНМ) в диафрагмах

Поперечные силы равны:

Q1= 15941,4 кН;

Q2= 12014,6 кН;

Q3= 1210,7 кН.

Изгибающие моменты и сейсмические силы равны:

М1= 100574,6 кНм;

М2= 75800,3 кНм;

М3= 7638,51 кНм.

S1= 7618,7 кН;

S2= 5742,1 кН;

S3= 578,6 кН.

Список используемой литературы

1. Банков .Н., Сигалов Э.Е. Железобетонные конструкци Общий курс, М., 1985.

2. СНКК 22-301-2000. "Строительство в сейсмических районах Краснодарского края".

3. СНКК 20-303-2002. "Нагрузки и воздействия. Ветровая и снеговая нагрузки. Краснодарский край".

4. СП 20.13330.2011. Актуализированная редакция СНиП 2.01.07-85 * "Нагрузки и воздействия", 2011.

5. СП 63.13330.2012 Актуализированная редакция СНиП 52-01-2003 «Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения», 2011.

6. СП 14.13330.2014 Актуализированная редакция СНиП II-7-81 *«Строительство в сейсмических районах», 2014.

7. Бондаренко В.М., Судницын А.И. Расчет железобетонных и каменных конструкций. М., 1988.

Размещено на Allbest.ru