Category Archives: ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ ЗДАНИЙ ДЛЯ СТРОИТЕЛЬСТВА В СЕЙСМИЧЕСКИХ РАЙОНАХ

ВВЕДЕНИЕ

Улучшение проектно — сметного дела и осуществление строи­тельства по наиболее прогрессивным и экономичным проек­там— основная задача на современном этапе. Темпы развития строительного производства в нашей стране требуют высоко­го уровня подготовки инженеров — строителей.

Значительная часть территории Узбекской ССР находится в сейсмически опасных районах, поэтому при выполнении большого объема строительно-монтажных работ важно обес­печить сейсмостойкость зданий и сооружений. Это связано с необходимостью проектирования и выполнения специальных мероприятий, требующих дополнительных затрат. При про­ектировании железобетонных конструкций следует исходить из соблюдения норм строительного проектирования и ГОСТов Единой системы конструкторской документации (ЕСКД) и Системы проектной документации для строительства (СПДС), а также стандартов Совета Экономической Взаимопомощи

(ст сэз)

В последние годы при проектировании интенсивно приме­няются электронно-вычислительные машины (ЭВМ). Созда­ются системы автоматизированного проектирования (САПР) с подсистемами разработки частей проекта: технологической, строительной, санитарно — технической, энергетической и орга­низации строительства.

На примерах расчета конструктивных систем зданий, а также отдельных конструкций в настоящем учебном пособии рассматривается методика проектирования сейсмостойких же­лезобетонных конструкций. Примеры разработаны примени­тельно к курсу «Железобетонные и каменные конструкции», а также «Сейсмостойкое строительство» в соответствии с учебным планом подготовки инженеров специальности «Про­мышленное и гражданское строительство».

Пособие составлено на основе действующих норм проек­тирования и типовых конструкций зданий по состоянию на 1 января 1990 г.

Глава I

СЕЙСМИЧЕСКИЕ НАГРУЗКИ И ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ РАСЧЕТА КАРКАСОВ ЗДАНИЙ, ПРОЕКТИРУЕМЫХ ДЛЯ СТРОИТЕЛЬСТВА В СЕЙСМИЧЕСКИХ РАЙОНАХ

1.1. СЕЙСМИЧЕСКИЕ НАГРУЗКИ НА ЗДАНИЯ И СООРУЖЕНИЯ

Сейсмичность района характеризует возможную наиболь­шую силу землетрясения на данной территории. Интенсив­ность землетрясения п СССР оценивается по 12-балльной шкале АН СССР, утвержденной для 6 — 9 баллов в ка­честве государственного стандарта.

При проектировании зданий и сооружений для строитель­ства в сейсмических районах учитывается:

1) интенсивность сейсмического воздействия в баллах (сейсмичность);

2) повторяемость сейсмического воздействия.

Список основных населенных пунктов Узбекской ССР, расположенных в сейсмических районах, с указанием приня­той для них сейсмичности в баллах и повторяемости сейс — ,

Ческого воздействия (указано в

Индексе) [14]:

Аккурган

-71

Джума

~72

Самарканд

-8а

Алимкент

-7Х

Дустлик

-7,

Сырдарья

-7Х

Алмалык

Заамин

-8.

Ташкент

-82

Ангрен

-8,

Зарафшан

-7,

Термез

-7,

Андижан

Каган

-72

Тойтепа

Ахат аран

-8Й

Канимех

-72

Ургенч

-7,

Вахт

Карши

— 7Я

Учкудук

— 6

Бекабад

— 8а

Каттакурган

-7а

Фергана

-8Х

Бсктемнр

-8а

Келес

-8,

Хавает

-7Х

Бука

— 7Х

Китаб

-7Х

Хива

— 73

Бухара

-7а

Коканд

-8,

Чарвак

-8.

Вябкеит

~7г

Кува

-9а

Чартак

-8Х

Газялкент

-8а

Кувасай

-9а

Чиназ

-7Х

Газли

~83

Маргилан

-8Х

Чирчик

Гнждуван

-7а

Мурунтау

-7а

Шахимардан

-9В

Гулистан

-7Х

Наманган

-81

Шахрисабз

-7Х

Гурлен

-73

Пап

-8Х

Янгиер

-7Х

Денау

— 8Х

Паркент

-8а

Янгиюль

— 7Х

Джизак

— 7]

Пскент

-8а

Сейсмичность площадки строительства в зависимости от сеимичности района строительства и категории грунта по сейсмическим свойствам

Определение сейсмичности площадки строительства про­изводится на основании сейсмического микрорайонирования. В районах, для которых отсутствуют карты сейсмического микрорайонирования, сейсмичность площадки строительства определяют в зависимости от сейсмичности района строи­тельства и категории грунта по сейсмическим свойствам согласно табл. 11. [14].

Таблица 1.1

Сейсмичность пло­

Категория

Грунта по сейсмическим

Щадки строительс­

Грунты

Тва при сейсмичнос­ти района, баллы

Свойствам

7

8

Е

1

2

3

4

Б

I

Скальные грунты всех видов (в том числе вечномерзлые оттаявшие) не — выветрелые и слабовыветрелые; круп­нообломочные грунты плотные ма­ловлажные из магматических пород, содержащие до 30% песчано-глинис — того заполнителя; выветрелые и силь­но выветрелые скальные и нескаль­ные твердомерзлые (вечномерзлые) грунты при температуре — 2°С и ниже при строительстве и эксплуата­ции по принципу I (сохранение грун­

6

7

8

II

Тов основания в мерзлом состоянии)

8

9

Скальные грунты выветрелые и силь — новыветрелые, в том числе вечно­мерзлые, кроме отнесенных к I катет гории; крупнообломочные грунты, за исключением отнесенных — к I катего­рии; пески гравелисгые крупные и средней крупности, плотные и средней плотности, маловлажные и влажные; пески мелкие и пылеватые, плотные и среднем плотности, маловлажные; глинистые грунты с показателем консистенции ^ 0,5 при коэффи­циенте пористости е <0,9 — для глин и суглинков и е < 0,7 — для

7

1

2

3

4

5

 

III

Супесей; вечномерзлые нескальмые грунты пластичномерзлые или сыну — чемерзлые, а также твердомерзлые при температуре выше — 2° С при строительстве и экснлуа[ации /-по принципу I

Пески рыхлые независимо от влаж­ное 1-и и крупности; пески гравелис — тыо, кр-упные и средней крупности, плошме п средней плотности водо — иасыщенпые; пески мелкие и пыле — №П ыо, п. чо шые и средней плотности, влажные и водонасыщенные; глинис­тые грунты с показателем консис­тенции 1 [ > 0.5; глинистые грунты с показателем конснсгепции /^>0,5 при коэффициенте пористости с > 0,9—для глин и суглинков и е > 0,7 — для супесей; вечномерзлые нескальные грунты при строительстве и эксплуа­тации по принципу II (допущение оттаивания грунтов основания)

8

9

9

 

Расчетная сейсмичность (в баллах) здания или сооруже­ния зависит от его характеристики и сейсмичности площадки строительства и принимается по табл. 1.2 [14].

Таким образом, чтобы определить расчетную сейсмич­ность здания или сооружения, необходимо по списку насе­ленных пунктов установить сейсмичность района строитель­ства, затем по табл. 1.1—сейсмичность площадки строи­тельства и по табл. 1.2 — расчетную сейсмичность.

При расчете сейсмических сил принимают, что они дейст­вуют горизонтально и приложены в уровне геометрических осей междуэтажных перекрытий и покрытий зданий.

Сейсмическая нагрузка, являясь результатом действия инерционных сил, возникающих при колебаниях сооружения, зависит от периодов и форм его свободных колебаний, оп­ределяемых методами динамики сооружений. Динамическая расчетная схема здания зависит от его конструктивной схемы и принимается чаще всего в виде вертикальной консольной уп­ругой системы, на которой указано распределение веса (мас­сы) здания по высоте и дана жесткость.

В качестве примера на рис. 1.1, а приведена расчетная схема поперечной рамы каркаса 4-этажного трехпролетного

Расчетная сейсмичность здания илн сооружения.

Расчетная сейсмичность при сейсмичности площадки

Характеристика зданий и сооружений строительства, баллы

‘ . Г | 8 ( 9

1. • Жилые, общественные и произ­водственные здании и сооружения, за исключением указанных в п. 2— 5

2. Особо ответственные здания и сооружения*

3. Здания и сооружения, поврежде­ние которых связано с особенно тя­желыми " последствиями (большие и средние вокзалы, крытые стадионы и т. п.)

4. Здания и сооружения, функцио­нирование коюрых необходимо при ликвидации последствий землетрясений (системы энерго-н водоснабжения, по­жарные депо, системы пожаротушения, некоторые сооружения связи и т. п.)

5. Здания и сооружения, разруше­ние которых не связано с гибелью лю­дей, порчей пенного оборудования и не вызывает прекращения непрерывных производственных процессов (склады, крановые илн ремонтные эстакады, небольшие мастерские и дрО. а также временные здания и сооружения

* Перечень зданий и сооружений по п. 2 утверждается министер­ствами или ведомствами по со! ласоваиию с Госстроем СССР.

7 8 9

8 9 9**

7** §** 9***

7*** д***

Без учета сейсмических воздействий

** Здания и сооружения рассчитываются на нагрузку, соответ­ствующую расчетной сейсмичности, умноженную на дополнительный коэффициент 1,5.

*** То же, с коэффициентом 1,2.

Здания на действие сейсмической нагрузки. Динамическая расчетная схема такого здания представляет собой систему с четырьмя массами (рис. 1.1, б), которой соответствуют четыре степени свободы (рис. 1.1, в). Сосредоточенные мас­сы приняты в уровне междуэтажных перекрытий. Каждая нагрузка С?к включает в себя вес конструкций соответствую­щего перекрытия, вес временной нагрузки на него, вес ко­лонн, перегородок и других конструкций в пределах полови­ны высоты примыкающих этажей (верхнего и нижнего).

0) О)

1.1

Жесткость в горизонтальном направлении вертикальных конструкций, соединяющих массы, одинакова на каждом уровне жесткости колонн и ригелей отсека здания.

Расчетная сейсмическая нагрузка в выбранном на­правлении, приложенная к точке К. и соответствующая /-му тону собственных колебаний зданий или сооружений, опре­деляется в предположении упругого деформирования конст­рукции по формуле ф

= л». а-1)

Где К\ — коэффициент, учитывающий допускаемые повреж­дения зданий и сооружений, принимаемый по табл. 1.3 [14];

Таблица 1.3

Значения коэффициента К\

Допускаемые повреждения зданий и сооружений

К,

1

2

1. Сооружения, в которых остаточные деформации и локальные повреждения (осадки, трещины и др.) не до­пускаются*

2.Здания и сооружения, в конструкциях которых мо­гут быть допущены остаточные деформации, трещины, повреждения отдельных элементов и т. п., затрудняющие ногмальнуго эксплуатацию, при обеспечении безопасности лклей и сохранности оборудования (жилые, общественные.

1

0,25

1

2

 

Производственные, сельскохозяйственные здания и соору­жения; гидротехнические и транспортные сооружения; системы энерго — и водоснабжения, пожарные депо, системы пожаротушения, некоторые сооружения связи и т. п.)

3. Здания и сооружения, в конструкциях которых мо­гут быть допущены значительные остаточные деформации, трещчны, повреждения отдельных элементов, их смеще­ния и т. п., временно приостанавливающие нормальную эксплуатацию, при обеспечении безопасности людей (одно­этажные производственные и сельскохозяйственные здания, не содержащие ценного оборудования)

0,25

 

* Перечень сооружений по п. 1 согласовывается с Госстроем СССР.

 

К2 — коэффициент, учитывающий конструктивные реше­ния зданий и сооружений, принимаемый по табл. 1.4 [14];

Та бл и ца 1.4

Значения коэффициента К а

Конструктивные решения зданий н сооружений

К,

1.Каркасных, крупноблочных, со стенами комплексной конструкции, с числом этажей свыше 5

2.Крупнопанельных илн со стенами из мо­нолитного железобетона, с числом этажей до 5

3. То же, с числом этажей свыше 5

4. С одним или несколькими каркасными нижними этажами и вышележащими этажами с несущими стенами, диафрагмами или кар­касом с заполнением, если заполнение в ниж­них этажах отсутствует или незначительно влияет на их жесткость

5. С несущими стенами из кирпичной или каменной кладки, выполняемой вручную без добавок, повышающих сцепление

6. Одноэтажных высотой до низа балок или ферм не более 8 м и q пролетами не более 18 м

7.Сельскохозяйственных на сваях-колон­нах, возводимых на грунтах III категории (согласно табл. 1.1)

8. Не указанных в позициях 1 — 7

Я2=1 + 0,!(„_Б) 0,9

Кя = 0,9+0,75 (п — 5) 1,5

1,3 0,8 0,5 1,0

Примечания. 1. Значения /С2 не должны превышать 1,5.

2. По согласованию с Госстроем СССР зна­чения /С2 допускается уточнять по резуль­татам экспериментальных исследований.

(?к — вес здания или сооружения, отнесенный к точке К, который определяется с учетом расчетных нагрузок на конструкции и коэффициента сочетаний пс, принимаемого по табл. 1.5 Ц4];

Таблица 1.5

Значения коэффициента сочетаний лс

Виды нагрузок

Постоянные

0,9

Временные длительные

0,8

Кратковременные (на перекрытия и покрытия)

0.5

А — коэффициент, значения которого принимаются рав­ными 0,1; 0,2 и 0,4 соответственно для расчетной сейсмич­ности 7, 8 и 9 баллов;

Рг — коэ}) ?эициент динамичности, соответствующий t-му тону собственных колебаний зданий или сооружений, опре­деляемый в зависимости от периодов собственных колебаний Г, здания или сооружения по г’-му тону и категорий грун­тов по сейсмическим свойствам: для грунтов I категории

TOC \o "1-3" \h \z Яi — —, но не более 3; (1.2)

Для грунтов II категории

Я« = ——. но не бо. :ее 2,7; (1.3)

Для грунтов III. категории 1 5

Я^ = —L-, но не более 2. (1.4)

Ti

Значения Я, принимаются не менее 0,8;

/С,, — коэффициент, принимаемый по табл. 1.6 [14];

Табл п Ua 1.6

Значения коэффициента К л

Характеристика конструкций

1. Высокие сооружения небольших размеров в плане (Сашин, vasibi, дымовые трубы огделыю стоящие шахт. ы ллфюв и прочие сооружения)

2. Каркасные здания, стеновое заголмение которых не оказывает слияния на его деформатмвность пги от­ношении выссы стоек h к поперечному размеру b в направлении действия расчетной сейсмической нагручки, рапном или более 25

3. То же, чю в поз. 2, но при отношении h/b, рав­ном или менее 15

4. Здания или сооружения, не указамиые в п. 1—3

?,5 1,5

1,0 1.0

П р и м е ч а и и я. 1. При промежуточных значениях И/Ь значение принимается по интерполяшш. 2. При разных высотах эшжей значение К,,. принимается по средней величине Ь/Ь.

Гук — коэффициент, зависящий от формы деформации сооружения при его собственных колебаниях по / — му тону и от места расположения нагрузки. Значение т]/к определяет­ся по формуле

П

1.2

= М (1.5)

ХцХк) и Хцх, ^ — смещения

Здания или сооружения при собст — ? венных колебаниях по г-му тону в рассматриваемой точке К и во всех точках /, где в соответствии с рас­четной схемой его вес принят со­средоточенным (рис. 1.2); (?у — вес здания или сооружения, отнесенный ~ к точке }.

Значения коэффициента ткр

Конструкции н Соединения

"’кр

При рас eme на прочность

1. Стальные и деревянные

1,4

2. /KwirtojeiOьHbie со стержневой и проволочной ар­

Матурой (кроме проверки прочности наклонных сечений):

И i тяжелого бетона с арматурой классов A-!, А-П,

Л-Ш, Вр-1

1,2

То же, с арматуро i других классов

1,1

Из бетона на ипрчстых заполнителях

1,1

Ш яченстою бетона с арматурой всех классов

1,0

3. Жрлгзо0етонные, проверяемые на прочность на­

Клонных сечений:

Колонны Miioi оэтажиых зданий

0,9

Прэтие элементы

1,0

4. Каменные, армокамениые и бетонные:

1,2

При расчете па внеиептренное сжатие

При расчете на сдвиг и растяжение

1,0

5. Сварные соединения

1,0,.

6. Болтовые (в том числе соединяемые высокопроч­

1,1

Ными болтами) и заклепочные соединения

При расчете на устойчивость

7. Стальные элементы гибкостью свыше 100

1,0

8. То же, гибкостью до 20

1,2

9. То же, гибкостью от 20 до 100

1,2-1,0

(пе интер­

Поляции)

Примечания. 1. Л л я указанных в поз. 1 — 4 конструкций зданий и сооружений (кроме транспортных и гидротехнических), воз­водимых в районах с ьobtoi кемостыо 1, 2, 3, значения ткр следует умножать на 0,85; 1 илц 1,15 соответственно. ,

2. При расчете стальных и железобетонных несущих конструкций, подлежащих эксплуатации в неотапливаемых помещениях или на от­крытом воздухе при расчетной температуре ннже—40°С, следует принимать mK_ = 1, а в случае проверки прочности наклонных сече­ний колонн — /п „„ = 0,9.

Кр

Рамные каркасы, период первого (низшего) тона собст­венных колебаний Г, которых более 0,4 с, рассчитываются на сейсмические нагрузки с учетом трех высших форм коле­баний. При этом расчетные усилия в элементах рам опреде­ляются по формуле

Где п — число учитываемых в расчете форм колебаний; Л^ — значения усилий в рассматриваемом сечении, которые вызы­ваются сейсмическими нагрузками, соответствующими ?-ой форме колебаний.

Вертикальную сейсмическую нагрузку принимают во вни­мание при расчете горизонтальных и наклонных консольных конструкций; рам, арок, ферм, пространственных покрытий зданий и сооружений пролетом 24 и более метров; соору­жении на устойчивость против опрокидывания или против скольжения.

Вертикальная сейсмическая нагрузка определяется по формуле (1.1), при этом коэффициенты К2 и /( принимаются равными единице.

Консольные конструкции, Бес которых по сравнению с весом здания незначителен (балконы, козырьки, консоли для навесных стен и т. п. и их крепления), рассчитываются на вертикальную сейсмическую нагрузку при р т] = 5.

Для расчета конструкций на прочность и устойчивость дополнительно вводится коэффициент условий работы ткр, принимаемый по табл. 1.7 [14]..

1.2. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ РАСЧЕТА РАМ КАРКАСОВ ЗДАНИИ. ПРОЕКТИРУЕМЫХ ДЛЯ СТРОИТЕЛЬСТВА В СЕЙСМИЧЕСКИХ РАЙОНАХ

Расчет рамы каркаса здания на воздействие сейсмичес­ких нагрузок состоит в определении сейсмических сил и на­хождении усилий в элементах рамы от их действия. За рас­четные сейсмические нагрузки принимаются статически дей­ствующие силы, вызывающие в элементах каркаса усилия такого же характера, как и силы инерции при колебаниях сооружения.

Поперечные и продольные рамы каркасов зданий, проек­тируемых для строительства в сейсмических районах, рассчи­тываются на основное и особое сочетание нагрузок. В ос­новное сочетание нагрузок включаются постоянные, времен­ная длительная, снеговая, кратковременная на перекрытие и ветровая нагрузки, а в особое — постоянные, временная длительная,, снеговая, кратковременная нг перекрытие и сейсмическая нагрузки. *

В стержнях рамы каркаса действует следующие усилия!

‘»

М — изгибающий момент; С1 — поперечная сила;. N — прс дольная сила. Расчет рам для определения этих усигиги м> жет производиться различными методами, рассматриваемые в курсе «Строительная механика».

Статический расчет рам на вертикальные и горизонталь ные нагрузки выполняется исходя из предположения упругой — работы рамы. В отдельных случаях производится перерас­пределение усилий, вызываемое возникновением пластичес­ких шарниров в расчетных сечениях ригелей, при этом ве­личина изгибающего момента, вычисленного в упругой сис­теме, снижается не более чем на 25 — 40 %.

Расчет несущих конструкций железобетонного рамного каркаса с учетом сейсмического воздействия целесообразно выполнять только по первой группе предельных состояний (по несущей способности), что обусловлено понятием сейс­мостойкости, по которому деформации конструкций не огра­ничиваются н выдвигается единственное требование — устра­нение угрозы гибели людей.

Рамные каркасы зданий рассчитываются на сейсмические воздействия при невыгодном расположении масс по высоте здания.

Многоэтажные многопролетные рамы железобетонных кар­касных производственных зданий относятся к классу регу­лярных рам, для которых характерна однообразная геомет­рическая схема с равными пролетами, а также однообразная нагрузка по ярусам.

Для большинства элементов каркаса многоэтажного зда­ния максимальные расчетные усилия возникают при полном загружении всех перекрытий временной длительной нагруз­кой и максимальной нагрузке от покрытия. При консольном сопряжении ригелей с колоннами расчет поперечных рам мно­гоэтажного каркаса выполняется с учетом повышенной жес­ткости в зоне опиран’ия ригелей на консоли колонн. Участ­ки колонн и ригелей, примыкающие к узлам, принимаются бесконечно жесткими.

При расчете продольных рамных каркасов многоэтажных зданий учитывается совместная работа всех колонн по ши­рине здания. В качестве расчетной схемы блока рам, связан­ных между собой железобетонными перекрытиями, принята плоская многоэтажная рама, жесткость которой равна сум­марным жесткостям всех рам блока здания.

При расчете продольных рам каркаса многоэтажных зда­ний на сейсмические воздействия продольные ригели счита­ют абсолютно жесткими.



купить стиральную машину siemens.