Расчет кирпичных зданий с учетом сейсмической нагрузки

 

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И  НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное  автономное образовательное учреждение

высшего профессионального  образования

«Дальневосточный федеральный  университет»

(ДВФУ)

 

 

 

 

 

 

Курсовой проект

 

 

  Тема: Расчет кирпичных зданий  с учетом сейсмической

                                              нагрузки

 По дисциплине: Проектирование зданий и сооружений в ОУ

 

 

 

 

 

            Выполнил:

                студент 6 курса группы С-3655з

 

                   _______________ « ___ » _________ 2013 г.

                                        ^{(подпись)}

                   Руководитель:

                   Борисенко Л.К.

 

                  _______________ « ___ » _________ 2013 г.

                                           ^{(оценка)}

 

 

 

 

 

Владивосток

2013

 

 

 

 

Содержание

 

 

1. Конструктивные требования  и исходные данные                                                                 

2. Проверка на соотношение  проектных данных требованиям

    норм СНиП II-7-81* гл.3                                                                                                          

3. Определение расчетных  сейсмических нагрузок                                                                 

    3.1 Определение  расчетных величин поэтажных  вертикальных нагрузок                        

         3.1.1 Вычисляем собственную массу  конструкций в пределах 1-го этажа                    

         3.1.2 Постоянные нагрузки                                                                                                          

         3.1.3 Временные нагрузки                                                                                                   

         3.1.4 Поэтажные вертикальные нагрузки                                                                              

    3.2 Определение  поэтажных расчетных горизонтальных 

          сейсмических нагрузок                                                                                                     

          3.2.1 Определение периода собственных  колебаний                                                    

          3.2.2 Определение произведения                                                                          

          3.2.3 Расчетные значения сейсмических  нагрузок                                                        

4. Распределение расчетных  горизонтальных сейсмических нагрузок

    между несущими  стенами                                                                                                      

   4.1 Распределение нагрузок  между продольными стенами                                                                                                                                                                           

   4.2 Распределение нагрузок  между поперечными стенами                                                                                                                                                                           

5. Распределение горизонтальных  сейсмических нагрузок между 

   простенками                                                                                                                             

   5.1 Распределение нагрузок  между простенками продольных  стен 

 6.Распределение сейсмических сил между простенками поперечных стен.

                                                                                                                                                            

 

 

 

 

1. Конструктивные требования и  исходные данные

 

Требуется выполнить  определение расчетных значений горизонтальных сейсмических сил трехэтажного кирпичного здания с подвалом в продольных и поперечных стенах. Сейсмичность района строительства 8 баллов.                                      Повторяемость сейсмических  воздействии - 2.

Нормативный вес снегового  покрова 0,7 кН/м².

Категория грунтов по сейсмическим свойствам на участке строительства – 2 (согласно СНиП II-7-81* табл.1).

                

                  Схема расположения несущих стен здания приведена на рис. 1.

 

Рис.1. Схема расположения несущих стен здания.

 

 

 

Здание простой  прямоугольной формы с продольными  и поперечными несущими стенами в плане , возводимыми вручную в теплый период времени.

Кладка 1 категории, материалы стен: кирпич глиняный полнотелый пластического прессования марки 75 и раствор марки 50.

Размер здания в плане – 12х38,51м.                                                                                

Толщина наружных стен – 510 мм, внутренних – 380 мм.

Перекрытия  монолитные железобетонные толщиной 120 мм.

Фундаменты  монолитные из бетона класса В 12,5.

            Кровля двухскатная.

 

2.  Проверка на соотношение  проектных данных требованиям  норм СНиП II-7-81* гл. 3

 

Здание простой  прямоугольной формы в плане  с продольными и поперечными  несущими стенами, возводимыми вручную  в теплый период времени (СНиП II-7-81* п.3.36).

Согласно  указаниям СНиП II-7-81* (п.3.35) кладка выполняется на растворе с применением специальных добавок, повышающих сцепление между раствором и кирпичом и имеет 1 категорию.

Для кладки несущих  и самонесущих стен применяется: кирпич глиняный полнотелый пластического  прессования марки 75 с отверстиями  до 14 мм и раствор марки 50 (СНиП II-7-81* п.3.38).

Предельно допустимые размеры здания согласно (СНиП II-7-81* табл.8) при ручной кладке 1 категории: в плане – 12,6 х 38,50 м; высота – 11 м (3 этажа). Размеры здания, принятые в проекте (см. рис. 1 и рис. 2), удовлетворяют требованиям норм СНиП II-7-81*. Расстояние между осями несущих поперечных стен меньше указанного (СНиП II-7-81* п.3.42 табл.9). Высота этажа hэт = 3,0 м, что меньше 3,5 м согласно указаниям (СНиП II-7-81* п.3.41).

Толщина наружных стен – 510 мм, внутренних – 380 мм.

Перекрытия  монолитные железобетонные толщиной 120 мм.

Фундаменты  монолитные из бетона класса В 12,5.

Здание имеет  жесткую конструктивную схему.

 

3. Определение расчетных сейсмических  нагрузок

 

Расчетная динамическая схема здания представлена на рис.2.

Рис.2 Поперечные разрез и расчетная динамическая схема здания

 

3.1 Определение расчетных  величин поэтажных вертикальных 

нагрузок Q_к

 

Поэтажные вертикальные нагрузки складываются из собственной  массы конструкций и временных  нагрузок (в данном случае это снеговая и полезная нагрузка).

 

3.1.1 Вычисляем собственную  массу конструкций в пределах 1-го этажа:

1. Стены наружные.

где S_общ – общая площадь стены в пределах 1-го этажа;

      S_пр-м – общая площадь проемов в пределах 1-го этажа;

      ρ_{кам. клад.} – плотность каменной кладки: ρ = 1800 кг/м³ = 18 кН/м³;

      t_ст – толщина наружных стен: t_ст = 510 мм.

Расчет ведем по второму  этажу.

2. Стены внутренние.

где S_общ – общая площадь стены в пределах 1-го этажа;

      S_пр-м – общая площадь проемов в пределах 1-го этажа;

      ρ_{кам. клад.} – плотность каменной кладки: ρ = 1800 кг/м³ = 18 кН/м³;

      t_ст – толщина внутренних стен: t_ст = 380 мм.

Расчет ведем по второму  этажу.

3. Собственный вес перекрытия.

где S_пер-я – общая площадь перекрытия в пределах 1-го этажа;

      q – масса 1-го м² плиты: q = 320 кг/м² = 3,2 кН/м².

Расчет ведем по второму  этажу.

4. Собственный вес покрытия.

=1814кН

где S_пок-я – общая площадь покрытия в пределах 3-го этажа;

      q – масса 1-го м² плиты: q = 78 кг/м² = 0,78 кН/м².

Расчет ведем по третьему этажу.

              

              

При этом считаем  что h_{подв. эт} = h_эт = 3 м и дверные проемы расположены в тех же местах что и в наземных этажах.

 

3.1.2 Постоянные нагрузки

 

1. На уровне покрытия.

где γ_f - коэффициент надежности по сейсмическим нагрузкам: γ_f  =1,1;

      n_c - коэффициент сочетания нагрузок: n_c  = 0,9.

2. На уровне перекрытия 1-го и  2-го этажей.

где γ_f - коэффициент надежности по сейсмическим нагрузкам: γ_f  =1,1;

      n_c - коэффициент сочетания нагрузок: n_c  = 0,9.

3. На уровне перекрытия подвала.

где γ_f - коэффициент надежности по сейсмическим нагрузкам: γ_f =1,1;

      n_c - коэффициент сочетания нагрузок: n_c  = 0,9.

 

3.1.3 Временные нагрузки

 

1. Снеговая нагрузка – только  в уровне покрытия.

где ρ₀ – нормативная снеговая нагрузка: ρ = 1,2кН/м²;

      γ_f - коэффициент надежности по снеговой нагрузки: γ_f =1,4;

      n_c - коэффициент сочетания нагрузок: n_c = 0,5.

2. Полезная нагрузка

Мы принимаем  полезную нагрузку, как кратковременную, величиной 150 кг/м² = 1,5 кН/м² с коэффициентом n_c = 0,5.

 

3.1.4 Поэтажные вертикальные  нагрузки Q_к

 

1. На уровне покрытия.

2. На уровне перекрытия 1-го и 2-го этажей.

3. На уровне перекрытия  подвала.

                                           Результаты расчетов вносим в таблицу 1.

Поэтажные вертикальные нагрузки

                                                                 Таблица 1

Место приложения нагрузки	Qк	Расчетная величина нагрузки, кН
На уровне покрытия   На уровне перекрытия над II этажом   На уровне перекрытия над I этажом   На уровне перекрытия над подвалом	Q4   Q3   Q2   Q1	5204,56   7400,24   7400,24   10377,6

 

3.2 Определение поэтажных  расчетных горизонтальных сейсмических  нагрузок

 

3.2.1 Определение периода собственных  колебаний.

При жесткой конструктивной схеме и небольшой высоте, период допустимо определить по эмпирической формуле:

где а – коэффициент, зависит от конструкций здания и вида основания: а = 0,056;

       n – число этажей: n = 4, так как подвальный этаж частично возвышается над землей.

3.2.2 Определение произведения

На том основании, что  период собственных колебаний  допускается учитывать только первую форму колебания (i = 1).

Для грунтов III категории эти значения следует умножить на 0,67.

1. На уровне покрытия:

2. На уровне перекрытия 2-го этажа:

3. На уровне перекрытия 1-го этажа:

4. На уровне перекрытия  подвала: 

3.2.3 Расчетные значения сейсмических  нагрузок.

При грунтах  II категории и сейсмичности района 8 баллов согласно СНиП II-7-81* п.2.5: А=0,2.

_{Значения  поэтажных расчетных  горизонтальных сейсмических нагрузок вычисляем  по формуле:}

              

где К₁ – коэффициент, учитывающий допускаемые повреждения: К₁ =0,4;

      К_o - коэффициент, учитывают конструктивное решение здания: Кo =1;

      К_ψ - коэффициент, учитывают конструктивные особенности здания: К_ψ =1.

Вычисляем без  момента кручения ΔS.

Вычисляем горизонтальные поперечные сейсмические силы, действующие  в уровнях покрытия и перекрытия:

 

                                                                                                                          Таблица 2

Уровень  приложения вертикальных нагрузок		(кН)	(кН)
Уровень  покрытия	3,6	1498,91	3747,28
Уровень  перекрытия над  2 этажем	2,7	1598,45	3996,12
Перекрытие над1 этажем	1,8	1065,63	2664,09
Перекрытие над  подалом	0,9	747,19	1867,97