4 ОСНОВИ РОЗРАХУНКУ БУДІВЕЛЬНИХ КОНСТРУКЦІЙ
ЗА МЕТОДОМ СКІНЧЕННИХ ЕЛЕМЕНТІВ
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.

Highslide J
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
Highslide J
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.

Highslide J
Рисунок 4.4.11 – Площа арматури на 1 пог. м по осі Х біля нижньої грані плити фундаментного ростверку

Highslide J
Рисунок 4.4.12 – Площа арматури на 1 пог. м по осі Х біля верхньої грані плити фундаментного ростверку

Highslide J
Рисунок 4.4.13 – Площа арматури на 1 пог. м по осі Y біля нижньої грані плити фундаментного ростверку

Highslide J
Рисунок 4.4.14 – Площа арматури на 1 пог. м по осі Y біля верхньої грані плити фундаментного ростверку

Highslide J
Рисунок 4.4.15 – Погонна вертикальна арматура в нижній частині діафрагми по осі А

Highslide J
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.