4.4 Основи розрахунку несучих конструкцій багатоповерхо¬вого житлового будинку за методом скінченних елементів
4.4.3 Результати розрахунку
Розрахунок моделі багатоповерхового будинку виконано за допомогою програмного комплексу LIRA. В результаті обчислені значення переміщень вузлів і зусилля в елементах розрахункової моделі при дії статичних та динамічних (сейсміка) навантажень.
Після виконання розрахунків перш за все було виконано аналіз зусиль у палях під дією статичних і динамічних навантажень. Найбільші зусилля в палях були виявлені від дії вертикальних навантажень в сполученні із сейсмічним навантаженням, що діє в напрямі осі Y
(рис. 4.4.9). Максимальне зусилля у палях, що досягає 124 т, не перевищує розрахункового зусилля – 139 т, одержаного при випробуваннях паль на будівельному майданчику.
Рисунок 4.4.9 – Зусилля в палях (т) від дії найбільш невигідного сполучення навантажень
Будівлі та споруди, що проектуються в сейсмічних зонах, повинні відповідати вимогам ДБН В.1.1-12:2006 - Будівництво у сейсмічних районах України [15].
При виконанні розрахунків перевіряється число форм власних коливань будівлі, які враховуються при визначенні сейсмічних навантажень. Число форм необхідно брати за умови, що сума модальних мас складає не менше 85% повної суми модальних мас при коливаннях будівлі в горизонтальному напрямку і не менше 75% - при коливаннях у вертикальному напрямку. Для будівлі, що розглядається, динамічні характеристики подані в таблиці 4.4.5.
Перші три форми коливань будівлі зображені на рис. 4.4.10. Перша форма коливань – коливання в напрямку осі Х; друга форма – коливання в напрямку осі Y; третя форма – кручення. Слід уникати ситуації, коли перша чи друга форма коливань – кручення. В такому випадку потрібно поміняти розташування діафрагм і ядер жорсткості для досягнення динамічної симетрії.
Таблиця 4.4.5 – Частоти і періоди власних коливань житлового будинку
№ на вант |
№ форми |
Частоти |
Період
(с) |
Мод. маса (%) |
Сума мод. мас (%) |
Круг. частота
(рад/с) |
Частота (Гц) |
8 |
1 |
3,62 |
0,576 |
1,736 |
68,46 |
68,46 |
8 |
2 |
3,73 |
0,594 |
1,685 |
0,027 |
68,487 |
8 |
3 |
6,263 |
0,997 |
1,003 |
0,361 |
68,848 |
8 |
4 |
14,064 |
2,238 |
0,447 |
23,656 |
92,505 |
8 |
5 |
16,429 |
2,615 |
0,382 |
0 |
92,505 |
9 |
1 |
3,62 |
0,576 |
1,736 |
0,028 |
0,028 |
9 |
2 |
3,73 |
0,594 |
1,685 |
70,255 |
70,283 |
9 |
3 |
6,263 |
0,997 |
1,003 |
0,007 |
70,29 |
9 |
4 |
14,064 |
2,238 |
0,447 |
0 |
70,29 |
9 |
5 |
16,429 |
2,615 |
0,382 |
27,541 |
97,831 |
Рисунок 4.4.10 – Форми коливань будівлі
Жорсткість будівлі повинна бути такою, щоб перекоси поверхів від сейсмічних навантажень не перевищували допустимих значень. Для будівлі із залізобетонним каркасом з вертикальними діафрагмами або ядрами жорсткості допустиме значення перекосу поверхів – 1/250.
При обчисленні значень перекосів поверхів Δ використовується формула
|
, |
(4.4.1) |
де Uk, Uk-1 - горизонтальні переміщення перекриттів суміжних поверхів;
hk - висота поверху.
Результати розрахунків, що наведені в табл. 4.4.6 (записані значення обернені до перекосів поверхів), свідчать, що максимальні значення перекосів при сейсмічних діях досягають значення 1/625 висоти поверху, що не перевищує допустимого значення. Максимальне горизонтальне переміщення верху будівлі складає 93,6 мм.
Таблиця 4.4.6 – Деформований стан моделі при сейсмічних впливах, обчислений в відповідності із спектральним методом
Z, м |
Горизонтальні переміщення вузлів, мм, при сейсмічному впливі по: |
Перекоси поверхів
при сейсмічному впливі по: |
X
(1 форма) |
Y
(2 форма) |
X
(1 форма) |
Y
(1 форма) |
-3 |
4,9 |
5,3 |
|
|
0 |
6,2 |
8,2 |
2197 |
1028 |
3,9 |
10,5 |
12,3 |
904 |
946 |
6,9 |
14,2 |
15,9 |
821 |
842 |
9,9 |
18,2 |
19,5 |
749 |
827 |
12,9 |
22,5 |
23,2 |
698 |
800 |
15,9 |
27 |
27,1 |
666 |
776 |
18,9 |
31,7 |
31,1 |
645 |
756 |
21,9 |
36,4 |
35,1 |
632 |
741 |
24,9 |
41,2 |
39,2 |
626 |
730 |
27,9 |
46 |
43,4 |
625 |
722 |
30,9 |
50,8 |
47,6 |
628 |
717 |
33,9 |
55,5 |
51,8 |
635 |
714 |
36,9 |
60,2 |
56 |
646 |
713 |
39,9 |
64,7 |
60,2 |
660 |
714 |
42,9 |
69,1 |
64,4 |
677 |
716 |
45,9 |
73,4 |
68,6 |
697 |
720 |
48,9 |
77,6 |
72,7 |
718 |
725 |
51,9 |
81,7 |
76,8 |
742 |
731 |
54,95 |
85,6 |
80,9 |
773 |
737 |
57,5 |
88,9 |
84,4 |
772 |
743 |
61,2 |
93,6 |
89,2 |
787 |
766 |
Позначення:
Z – аплікати перекриттів з вибраними вузлами розрахункової схеми;
Горизонтальні переміщення - переміщення вибраних вузлів , обчислені за формулою: U = (x2+y2)1/2,
де x і y - переміщення в напрямку осей X і Y.
Крім виконання статичних і динамічних розрахунків будівель та споруд, сучасні програмні комплекси дозволяють виконувати підбір арматури в стержневих та плоских елементах розрахункової моделі. Система армування LIR-ARM, використовуючи результати розрахунку, виконує перевірку і підбір арматури в відповідності до вимог СНиП [39]. При обчисленні розрахункового армування несучих конструкцій будівлі використовувались розрахункові сполучення зусиль, які наведені в табл. 4.4.4.
Приклади армування плити фундаментного ростверку та діафрагми жорсткості по осі А (від позначки -3,000 до позначки +9,900) наведено на рис. 4.4.11 – 4.4.14.
Рисунок 4.4.11 – Площа арматури на 1 пог. м по осі Х біля нижньої грані плити фундаментного ростверку
Рисунок 4.4.12 – Площа арматури на 1 пог. м по осі Х біля верхньої грані плити фундаментного ростверку
Рисунок 4.4.13 – Площа арматури на 1 пог. м по осі Y біля нижньої грані плити фундаментного ростверку
Рисунок 4.4.14 – Площа арматури на 1 пог. м по осі Y біля верхньої грані плити фундаментного ростверку
Рисунок 4.4.15 – Погонна вертикальна арматура в нижній частині діафрагми по осі А
Рисунок 4.4.16 – Погонна горизонтальна арматура в нижній частині діафрагми по осі А
За результатами розрахунків армування розробляються конструкторські креслення для виконання будівельних робіт. |