С ПРИМЕНЕНИЕМ РАСЧЕТНОГО КОМПЛЕКСА ЛИРА-САПР
Поможем в ✍️ написании учебной работы
Поможем с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой

Учебно-методическое пособие для студентов строительных специальностей и направлений подготовки 08.03.01, 08.04.01, 08.05.01, 09.03.02

 

 

Казань 2017


УДК 624.15:624.04:004.9

ББК 38.5

Н90


Нуриева Д.М.

Н90 Расчет пространственного каркаса монолитного железобетонного здания с плитным фундаментом на упругом основании с применением расчетного комплекса ЛИРА-САПР: Учебно-методическое пособие для студентов строительных специальностей и направлений подготовки 08.03.01, 08.04.01, 08.05.01, 09.03.02 /Д.М. Нуриева. – Казань: Изд-во

Казанск. гос. архитект.-строит. ун-та, 2017. – 71 c.

Печатается по решению Редакционно-издательского совета Казанского государственного архитектурно-строительного университета

В учебно-методическом пособии даны требования и рекомендации к выполнению расчетной работы по дисциплине «Информационные системы и технологии в геотехнике». Приведен обучающий пример с применением программного комплекса ЛИРА-САПР для расчета модели каркаса монолитного железобетонного здания с плитным фундаментом, позволяющий студентам освоить интерфейс программы, особенности компьютерного моделирования и анализа результатов расчетов. Приведены справочные данные по сбору нагрузок на здание и определению коэффициентов постели плитного фундамента, учитывающих податливые свойства грунтового основания. Представлен пример оформления пояснительной записки.

Учебно-методическое пособие рекомендовано для использования студентам строительных специальностей и направлений подготовки 08.03.01, 08.04.01, 08.05.01, 09.03.02 при выполнении расчетных работ, курсовых и дипломных проектов.

Рецензенты:

Кандидат технических наук, заведующий кафедры информационных технологий и систем автоматизированного проектирования

Д.М. Кордончик

Главный инженер проектра ООО «ТрансИнжКом»

А.Г. Покровская

УДК 624.15:624.04:681.5

ББК 38.5

© Казанский государственный архитектурно строительный университет, 2017

 

© Нуриева Д.М., 2017


 


СОДЕРЖАНИЕ

Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Исходные данные . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Требования к выполнению расчетной работы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 5 9
Пример. Расчет пространственного каркаса монолитного железобетонного здания с плитным фундаментом . . . . . . . . 11
Список используемых источников . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
Приложение 1. Определения нагрузок на здание . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
Приложение 2. Определение коэффициентов постели плитного фундамента . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
Приложение 3. Пример оформления пояснительной записки . . . . . . . 62


ВВЕДЕНИЕ

В современном строительстве 60% по объему составляет возведение зданий и сооружений из монолитных железобетонных конструкций. При этом, учитывая, что строительство часто ведется на площадках, сложенных относительно слабыми грунтами, конструктивное решение зданий может предусматривать устройство плитных фундаментов. Наиболее оптимальным при расчете таких сооружений является моделирование единой системы «ЗДАНИЕ – ФУНДАМЕНТ – ГРУНТ, в которой податливые свойства грунта могут быть учтены либо с помощью коэффициентов постели, либо с помощью специальных элементов, отражающих особенности работы грунтовых массивов. Расчет таких систем без использования электронных вычислительных машин затруднителен, и производится с помощью программных средств, позволяющих в автоматизированном режиме выполнять большое количество сложных вычислений, включая расчеты напряженно- деформированного состояния и устойчивости конструкций с учетом различных видов нагружений, последовательности возведения конструкции, особенностей взаимодействия ее отдельных элементов и т.п. Среди наиболее известных программных комплексов можно отметить такие как: ЛИРА-САПР, STARK ES, MicroFe, SCAD и др. В основе этих программ заложен метод конечных элементов (МКЭ), позволяющий в силу своих обширных возможностей перейти от простых упрощенных моделей к более сложным, наиболее полно учесть геометрию конструкции, параметры материалов и грунтового основания, условия загружения и, тем самым, получить результаты, хорошо согласующиеся с работой конструкции в реальных условиях. Кроме того, применение программных средств позволяет значительно сократить время проведения расчетов.

В пособии даны требования и рекомендации к выполнению расчетной работы по дисциплине «Информационные системы и технологии в геотехнике». Приведен обучающий пример формирования расчетной модели монолитного каркасного здания с плитным фундаментом в структуре программы ЛИРА-САПР, позволяющий студенту освоить интерфейс программы, а также изучить механизмы создания компьютерных моделей сооружений и особенности анализа результатов расчета. Приведены справочные данные по сбору нагрузок на здание и определению коэффициентов постели для плитного фундамента, учитывающих податливые свойства грунтового основания. Представлен пример оформления пояснительной записки.

Методическое пособие рекомендовано для использования студентам строительных специальностей и направлений подготовки при выполнении расчетных работ, курсовых и дипломных проектов.



ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

Дано 2-этажное 3-пролетное здание с плитным фундаментом, выполненное из монолитного железобетона. Здание имеет каркасную конструктивную систему. В качестве несущих элементов выступают колонны, стены лестничных келеток и безбалочные (плоские) плиты перекрытия и покрытия. Несущие элемены выполнены из бетона класса В25 с применением арматуры класса А400. Плита перекрытия 1-го этажа имеет отверстия в местах устройства лестничных клеток.

В качестве основания плитного фундамента служит песок (ИГЭ-1).

На здание действуют постоянные и временные нагрузки. Постоянные нагрузки включают в себя:

– собственный вес монолитных конструкций;

– вес кровли на покрытие (q1);

– вес полов и перегородок на перекрытие и фундамент (q2, q3);

– вес наружнего стенового ограждения, парапета (Q, Q/2).

Временные нагрузки включают в себя:

– cнеговую нагрузку на покрытие (v1);

– временную нагрузку на перекрытие (v2);

– временную нагрузку на фундамент (v3).

Параметры здания, характеристики несущего слоя грунта и значения действующих нагрузок отображены в табл. 1. Выбор исходных данных осуществляется на основании шифра. В качестве шифра принимаются три последние цифры номера зачетной книжки. Например, шифру 123 соответствуют: № плана – 4; а = 3,6 м; b = 5,4 м; с = 6,6 м; а = 5,7 м и. т.д.

 

Рис. 1. Схематичный поперечный разрез здания


 


Таблица 1

Исходные данные

Цифра шифра 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
Параметры здания

 

№ плана (3 цифра шифра) 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5
a, м (2 цифра шифра) 3 3,3 3,6 3,9 3 3,3 3,6 3,9 3 3,3
b, м (3 цифра шифра) 6 6,6 5,7 5,4 5,1 6,9 7,2 6 6,6 5,1
с, м (1 цифра шифра) 6 6,6 6,9 6,3 6,6 7,2 6 6,6 6,3 6,9
d, м (2 цифра шифра) 6 4,8 5,2 6,6 6 5,7 7,2 6 6,6 6,9
высота этажа H, м (3 цифра шифра) 3,0 3,3 3,6 3,9 3,9 4,2 4,5 3,0 3,3 3,6
толщина плит перекрытия, покрытия, мм (2) 200 250 220 200 220 250 200 220 250 200
толщина фундаментной плиты, мм (1) 500 600 700 550 650 700 600 550 500 650
сечение колонн, м (3) 0,4´0,4 0,5´0,5 0,6´0,6 0,4´0,4 0,5´0,5 0,6´0,6 0,4´0,4 0,5´0,5 0,6´0,6 0,4´0,4
толщина монолитных стен (2) 200 250 300 200 250 300 200 250 300 200
Нагрузки

 

Постоянные нагрузки:

 

- от веса кровли q1, кН/м2 (2) 3,65 2,99 3,12 3,00 3,98 4,00 2,50 3,5 3,89 2,78
- от веса полов и перегородок q2, кН/м2 (3) 2,39 2,10 3,00 2,90 1,50 1,00 2,56 3,12 2,70 1,98
- от веса полов на фундамент q3, кН/м2 (1) 3,00 2,00 1,00 3,00 2,00 1,00 3,00 2,00 1,00 3,00
- от веса стен ограждающих конструкций Q, кН/м (2) 30,0 32,0 26,0 27,0 18,0 30,0 29,5 32,0 22,1 28,9
Временные нагрузки:

 

- на покрытие (снег) v1, кН/м2 (3) 0,8 1,2 1,8 2,4 3,2 4,0 3,2 2,4 1,8 4,8
- на перекрытие v2, кН/м2 (1) 1,95 2,4 3,6 4,2 1,95 2,4 3,6 4,2 1,95 2,4
- на фундамент v3, кН/м2 (2) 2,4 3,6 4,2 4,8 2,4 3,6 4,2 4,8 4,2 3,6
Характеристики грунтов

 

ИГЭ-1: песок средней крупности

 

- мощность грунта h, м (1) 10,0 12,0 11,0 10,0 8,0 9,0 9,5 12,0 11,0 10,5
- модуль деформации Е, кПа (2) 26000 30000 35000 28000 19000 25000 20800 29000 31000 24200
- удельный вес g, кН/м3 (3) 18,8 19,7 18,4 20,0 16,5 19,7 19,8 19,6 17,5 19,2
- коэффициент Пуассона m (1) 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3

6
Примечание. 1. Глубину заложения фундамента принимать равной толщине фундаментной плиты. Вылет консолей фундамента принимать равным его толщине.

 


Схемы планов здания

 

 


 












ТРЕБОВАНИЯ К ВЫПОЛНЕНИЮ РАСЧЕТНОЙ РАБОТЫ

При выполнении расчетной работы требуется создать пространственную расчетную модель каркаса в структуре программы ЛИРА-САПР. Задать параметры жесткости несущих железобетонных элементов, опорные закрепления (связи), нагрузки. При формировании нагружений необходимо создать 4 загружения. В первом загружении задать собственный вес монолитных конструкций; во втором – нагрузки от веса кровли, полов, перегородок, наружнего стенового ограждения, парапетов (q1, q2, q2, Q); в третьем – временные нагрузки на перекрытие, фудамент (v2, v3); в четвертом – снеговую нагрузку на покрытие (v1). Произвести генерацию таблицы расчетных сочетаний усилий (РСУ). Для учета работы грунтового основания вычислить и ввести коэффициенты постели для плитного фундамента. В структуре программы произвести расчет, и получить напряженно-деформированное состояние (НДС) несущих элементов каркаса и, дополнительно, требуемое армирование фундаментной плиты. Для отображения результатов расчета сформировать


расчетные комбинации нагрузок (РСН). По окончании работы с использованием программы Word произвести формирование пояснительной записки, включающей в себя:

– содержание;

– исходные данные;

– описание компьютерной расчетной модели здания;

– результаты расчета;

–список используемой литературы.

Исходные данные должны содержать план и разрез здания, описание его конструктивного решения, действующие нагрузки и параметры грунтового основания.

Описание расчетной модели здания должно включать: вид пространственной модели, созданной в программе ЛИРА-САПР; описание типов используемых конечных элементов; информацию о заданных загружениях.

Результаты расчета должны отражать:

– деформированное состояние каркаса;

– эпюры внутренних усилий в колоннах;

– вертикальные перемещения и мозаики изгибающих моментов в плите покрытия или перекрытия;

– вертикальные перемещения и мозаики изгибающих моментов в плите фундамента;

– требуемое и принятое арамирование верхней и нижней зоны плиты фундамента.

Отображение деформированного состояния каркаса, НДС колонн и плиты фундамента производить от комбинации нагрузок (1+2+3+4), плиты покрытия – (1+2+4), перекрытия – (1+2+3).

Оформление пояснительной записки следует выполнять на листах формата А4. Отображение изображений допускается производить как в цветном, так и в черно-белом варианте. Страницы должны быть пронумерованы.

Вместе с пояснительной запиской студентом преподвателю сдается на проверку в электронном виде рабочий файл решаемой задачи. Файл должен иметь расширение *.lir (формируется в структуре программы ЛИРА-САПР). Имя файла должно отражать фамилию, номер группы и шифр студента. Например: Иванов_3ПГ304_123.lir.




ПРИМЕР. Расчет пространственного каркаса монолитного железобетонного здания с плитным фундаментом

 

Исходные данные

Рис. 2. План здания

 

Рис. 3. Расчетная схема здания (разрез А-А)





Дата: 2019-05-28, просмотров: 290.