Расчет устойчивости стальной конструкции с перекрытием из стальных элементов

Размещено на http://allbest.ru

Министерство Образования и Науки Кыргызской Республики

Кыргызский Государственный Университет Строительства, Транспорта и Архитектуры имени Н. Исанова

Кафедра: ПВЗ и СС

Дисциплина: Сейсмостойкость зданий и сооружений

Курсовая работа

Тема: Расчет устойчивости стальной конструкции с перекрытием из стальных элементов

Выполнил:

Группа:

Проверил: к.т.н. Бегалиев У.Т.

Бишкек 2016



Содержание

Введение

1. Исходные данные

2. Сбор нагрузок

3. Схемы приложения нагрузок

4. Расчет на сейсмические воздействия по спектральному методу

5. Схемы деформирования здания от сейсмической нагрузки

5. Сравнение со СНиП 20-02:2009

Литература



Введение

Сейсмостойкое строительство - это способность зданий и сооружений противостоять сейсмическим воздействиям. Являясь разделом строительства, дисциплина специализируется в области изучения поведения зданий и сооружений под сейсмическим воздействием в виде сотрясений земной поверхности. Рассматриваемое здание представляет собой стальную конструкцию. Жесткость здания обеспечивается рамами. В данном проекте выполнен расчет 4-х этажного жилого дома размерами: 24 х30 х12 (BxLxH).

При расчёте использованы 8 загружений, из которых первые 5 являются статическими (1-е загружение - собственный вес конструкций , 2-е загружение - нагрузки от конструкции пола и кровли, 3-е загружение - нагрузки от стен, и перегородок, 4-е загружение - полезная нагрузка, 5-е загружение - снеговая нагрузка, 6, 7 и 8 -квазистатические силы от сейсмического воздействия в направлениях координатных осей X, Y и Z.

Но особенной главной частью проекта являлось исследовать и выявить форму колебания сооружения, его частоту, усилия, возникающие в элементах и перемещения их узлов и в итоге найти сейсмическую нагрузку и воздействие на сооружение.

4- этажная стальная конструкция с перекрытием из стальных элементов



1. Исходные данные

Общие данные: Объект строительства -4-х этажный жилой дом

Район строительства - Чуйская область.

Сейсмичность района строительства - 9 баллов.

Сейсмичность площадки строительства - 9 баллов.

Категория грунта по сейсмическим свойствам -I.

Район и участок строительства характеризуется следующими природными условиями:

§ вес снегового покрова - 70 кг/м².

Здание прямоугольной формы в плане размерами в осях 24 х 30 м.

Высоты этажей : 3 м.

Расчёт здания выполнен в программном комплексе ПК ЛИРА-САПР 2013 с использованием пространственной расчётной модели.

Исходные данные для расчёта конструкций здания: При расчёте использованы 8 загружений, из которых первые 5 являются статическими (1-е загружение - собственный вес конструкций , 2-е загружение - нагрузки от конструкции пола и кровли, 3-е загружение - нагрузки от стен, и перегородок, 4-е загружение полезные нагрузки, 5-е загружение - снеговая нагрузка, 6, 7 и 8 -квазистатические силы от сейсмического воздействия в направлениях координатных осей X, Y и Z.

Сейсмическое воздействие задано 3-мя составляющими по 30, 30 и 150 форм собственных колебаний по направлениям X, Y и Z соответственно.

Расчёт конструкций здания выполнен на основные и особые сочетания нагрузок с учётом сейсмических воздействий со следующими параметрами :

§ сейсмичность площадки строительства - 9 баллов;

§ категория грунта по сейсмическим свойствам - I;

§ К₁ = 1,0 (коэффициент ответственности здания, (табл. 5.3.);

§ К₂=0,25(коэффициент, учитывающий особенности конструктивного решения здания,СНиП КР20-02: 2009табл. 5.4 );

§ К₃ = 1+0,06(4-5)= 1.0 (коэффициент, учитывающий высоту зданий ,

1 ?К₃? 1,8);

§ К_ш=1,0.(коэффициент, учитывающий способность здания к рассеиванию энергии,СНиП КР20-02: 2009табл. 5.6);

Примечание : Сейсмическое воздействие было посчитано по СНиП КР 20-02: 2009

Общий вид здания

Колонны - 35Б1(двутавр)



Ригели - 30Б1(двутавр)

Балки перекрытие - 16Б1(двутавр)

Жесткости элементов



2. Сбор нагрузок

Табл. 1. Нагрузки от собственного веса конструкций

№	Размеры и сечения (мм)	Наименование элемента	Длина L (м)	Коэффициент надежности по нагрузке	Масса (кг на 1 м.)	Всего: (т)
1	35Б1(двутавр)	Колонны	360	1,05	41,4	15,6
2	30Б1(двутавр)	Ригели	1176	1,05	36,5	45
3	16Б1(двутавр)	Балки перекрытие	1440	1,05	15,9	24
ВСЕГО:	84,6

Табл. 2. Вес кровли и пола

№	Наименование	Вес на 1м кв.	Площадь	Всего (т)
1	Кровля	149	720	107
2	Вес пола	101	2880	291

Табл. 3. Снеговая нагрузка

№	Наименование	Удельный вес	Площадь	Всего (т)
1	Снеговой покров	70	720	50,4

Табл. 4. Полезная нагрузка

№	Наименование	Удельный вес	Площадь	Всего (т)
1	Полезная	200	720	576

Табл. 5.Вес от стен

№	Наименование	Вес на 1м.	Длина	Всего (т)
1	Нар. стены	979	324	317



Постоянные нагрузки (вес пола):

Вес от покрытия

землетрясение сейсмический нагрузка колебание



Нагрузка от стен

3. Схемы приложения нагрузок

Собственный вес конструкций



Вес пола

Вес стен, перегородок

4. Полезная нагрузка на перекрытия



5. Снеговая нагрузка

Частоты собственных колебаний



Коэффициенты РСУ

4. Расчет на сейсмические воздействия по спектральному методу

Определение сейсмической силы производится по формуле 5.2 СНиП КР 20-02:2009:

Qк - вес здания или сооружения, условно сосредоточенный в точке k, определяемый согласно П. 5.2.14, 5.2.15 и СНиП 2.01.07-85*;

m_пост=800 т-нагрузки от собственного веса,от пола и стен

m_врем=576 т-от полезной нагрузки

m_крат=50,4 т-вес от снега



n_c-коэфициент сочетаний нагрузок по табл.5.2 СНи П КР 20-02: 2009

n_c=0,9 постоянной нагрузки

n_c=0,8 временной нагрузки

n_c=0,5 от снеговой кратковременной нагрузки

A - коэффициент сейсмичности, значения которого следует принимать по табл.5.5 СНиП КР 20-02:2009; А = 0,4

Kш - коэффициент, учитывающий способность здания и сооружения к рассеиванию энергии, принимаемый по таблице 5.6; Kш = 1

- коэффициент динамичности, соответствующий i -й форме собственных колебаний здания, принимаемый согласно 5.3.2 настоящих норм или по табл.5.7 СНиП КР 20-02:2009:

Категория грунта по сейсмическим свойствам- I.

Участок графика периода T (сек): если частота колебания более 1,50с - то 0,8. Коэффициент динамичности будет равен 0,8.

Значение коэффициента динамичности

- коэффициент, зависящий от формы деформирования при его собственных колебаниях по i -й форме и от места расположения нагрузки, определяемый по 5.24 настоящих норм.

Определяется по формуле:



Определение расчетной сейсмической нагрузки:

- коэффициент, учитывающий степень ответственности здания или сооружения, принимаемый по таблице 5.3;

- коэффициент редукции, зависящий от особенностей конструктивного решения здания или сооружения, принимаемый по таблице 5.4;

- коэффициент, учитывающий высоту здания или сооружения, определяемый по формуле 5.3:

p - количество этажей;

Определение крутящего момента прикладываемого в уровне k-этажа:

расчетная поэтажная сейсмическая нагрузка в рассматриваемом направлении, действующая в уровне k-го этажа и соответствующая 1 поступательной форме собственных колебаний здания

условный эксцентриситет, равный расстоянию между центром масс и центром жесткостей k-го этажа.

Следует принимать не менее 0,05В (В - размер здания в плане, перпендикулярный направлению сейсмических сил:

Определение горизонтальных перекосов этажей здания: горизонтальный перекос этажа представляет собой разность горизонтальных перемещений его верхнего и нижнего перекрытий. Величину горизонтального перекоса этажа от действия сейсмических нагрузок следует определять по формуле:

отвечающие расчетным сейсмическим нагрузкам, определенным по формулам (5.1) и (5.2)



Максимальное перемещения от Сейсмической нагрузки наблюдается в «Загружении 7», которая действует по направлению Y: на последних этажах.

Величины перекосов этажей должны удовлетворять условию:

высота этажа.

коэффициент, принимаемый по табл. 5.4 СНиП КР 20-02:2009

коэффициент, значения которого следует принимать в зависимости от типа соединений ненесущих и несущих стеновых конструкций здания. В данном случае -обеспечивающие раздельную работу несущих и ненесущих конструкций при сейсмических воздействиях - 0,020

Проверка условия:

Величина перекосов данного этажа отвечает требованиям настоящих норм, их горизонтальная жесткость не удовлетворяет условию прочности.



5. Схемы деформирования здания от сейсмической нагрузки

по X

по У

по Z



6. Сравнение со СНиП 20-02:2009

Данное сооружение проектировалось исходя из раздела: многоэтажные здания со стальными конструкциями и пункты: 6.6.13 - 17. Основываясь на расчете от статических + динамических загружений, был произведен подбор металлопроката.

После сравнения результатов расчета данного сооружения с требованиями настоящих норм, выяснилось, что расчет в целом соответствует требованиям вышеуказанных норм по СНиП КР 20-02:2009 Сейсмостойкое строительство.

Пункт: 6.6.18 Стальные каркасы многоэтажных зданий должны иметь следующие конструктивные схемы:

- рамную с жесткими узлами;

- связевую с диафрагмами или связями жесткости, воспринимающими значительную часть горизонтальной нагрузки.



Литература

1. СНиП КР 20-02:2009 Сейсмостойкое строительство

2. СНиП РК 2.03-30-2006 Строительство в сейсмических районах

3. СНиП 2.01.07-85* Нагрузки и воздействия

Размещено на Allbest.ru

...