Определение сейсмических нагрузок действующих на железобетонный каркас одноэтажного здания

Исходные данные

Размер здания — 72Ч72 м;

3-х пролетная арка покрытия — 36 м;

Высота колонн — 6,150 м;

Сечение основных колонн — 350Ч350 мм;

Материал колонн — В 30; Е_б=26 000 МПа;

Сечение фахверк колонн — 250Ч250 мм;

Материал колонн — В 15; Е_б=19 500 МПа;

Стена кирпичные, толщина — 0,51 мм Категория грунта строительной площадкиI.

Сейсмичность района строительства — г. Кызыл — 9 баллов.

Землетрясение представляет собой одно из наиболее частных природных явлений, и по сведениям сейсмологов ежедневно на земле регистрируются несколько тысяч или десять тысяч землетрясений в год. Сооружения, возводимые в сейсмических районах должны удовлетворять требованиям сейсмичности.

Сейсмостойкость — способность здания противостоять сейсмическим воздействиям и не разрушится при этом. Таким образом, сложность проблемы определяется тем, что сейсмические воздействия относятся к категории динамических существенным непостоянством их характеристик во время землетрясения.

Наука, занимающая изучением землетрясений и внутреннего строения земли называется сейсмологией и на часть сейсмологии, в задачу которой входит изучение сейсмических явлений применительно к запросом сейсмического строительства называется инженерной сейсмологией.

Инженерная сейсмология указывает сейсмические опасные территории и дает прогноз характеристик движений поверхности грунта служащего основанием сооружений. Таким образом антисейсмические мероприятия состоят из двух частей:

1. Разработка методов прогнозирования места расположения ожидаемого землетрясения и оценка его интенсивности.

2. Разработка сейсмостойких сооружений, способных воспринять землетрясения ожидаемых интенсивности с минимальными ущербами.

Антисейсмические мероприятия при конструировании зданий и сооружений сейсмических районах

Конструктивные схемы зданий и сооружений и их объемно-планировочные решения должны исходить из требований противодействие сейсмическим силам. Пространственная устойчивость и прочность здания, следовательно, сейсмостойкость должна обеспечиваться продольными и поперечными вертикальными несущими элементами (стенами) в объединенными в единую систему жесткими и прочными дисками перекрытий. Вид несущих вертикальных элементов воспринимающих вертикальные и горизонтальные нагрузки определяют конструктивную систему здания. В зависимости от вида конструктивной системы здания подразделяют на:

* Здания с жесткой конструктивной схемой (кирпичные, крупноблочные, панельные, объемно-блочные и монолитные);

* Здания с гибкой конструктивной схемой (каркасные);

* С комбинированной конструктивной схемой (рамно-связевые и связевые);

Жесткие конструктивные схемы характеризуется малыми периодами первого тона колебаний, обычно Т1?0,4с, гибкие сооружения большинстве случаев имеет период более 1с, Т1?1с, здания смешанного типа занимают промежуточное положение между жесткими зданиями 1с? Т?0,4с.

Здания с жесткой конструктивной схемой (кирпичные)

Наиболее уязвимыми места в кирпичных зданиях является растворные швы глухих стен и простенках. Поэтому нормами предусматривается, что несущие кирпичные стены должны возводиться из кирпича изготовляемых в заводских условиях с применением вибрации, либо из кирпич на растворах со специальными добавками повышающими сцепления раствора с кирпичом. При расчетном сейсмостойкости 7б допускается возведение несущих стен на растворах без применения специальных добавок. Кладка стен может быть выполнено из следующих материалов: кирпич полнотелый или пустотелый марки выше 75, бетонные камни, сплошные или пустотелые блоки марки 50 и выше. Кладка выполняется на цементных растворах марки не ниже 25—в летних условиях, не ниже 50—в зимних условиях. В зависимости от сопротивляемости сейсмостойким возведениям кладки подразделяют на категории. Категория устанавливается в зависимости от временного сопротивления, осевому растяжению по не перевязанным швам (1 кат.— когда Rp=180 кПа, 11 кат.— когда Rp=120 кПа).

1. Расчет каркаса в поперечном направлении здания

1.1 Определяем перемещение колонн от действия единичных горизонтальных сил приложенных в уровнях верха колонн Жесткость железобетонной колонн:

— по осям, А — Г

— по осям Б — В

— фахверковой колонн Перемещение колонн по осям, А — Г определяется с учетом жесткости прилегающих к ним участков самонесущей стены. Для этого определяем модуль деформации по формуле:

1.2 Определяем перемещение на уровни верха колонн

— для колонн по осям 1А, 13А, 1 Г, 13 Г, с учетом жесткости продольной стены длиной

— для колонн по осям 2А -12А, 2Г-12Г.

— для колонн по осям Б и В

— для фахверка колонн

2.Определяем жесткость каркаса в поперечном направлении

3.Определяем расчетные вертикальные нагрузки

4.Находим период собственных колебании каркаса в поперечном направлении

5.коэффициент динамичности

— для грунтов III категории при Т_i? 0,1с в_i=1+15 Т_i =1+15*0,02=1,3

6.Находим сейсмическую нагрузку, которая действует на каркас здания

2. Расчет каркаса в продольном направлении

а)Жесткость железобетонной колонн

— по осям, А — Г

— по осям Б — В

— фахверковой колонн б) Определяем перемещение на уровни верха колонн.

— для колонн по осям 1А, 1 Г, 13А, 13Г:

— для колонн по осям 1Б, 13Б, 1 В, 13В:

— для колонн по осям 2—12 А, Б, В, Г:

— для фахверковых колон

2.Определяем жесткость каркаса в продольном направлении

3. Определяем расчетные вертикальные нагрузки

4.Находим период собственных колебании каркаса в продольном направлении

5.коэффициент динамичности

— для грунтов III категории при 0,8с? Т_i

6.Находим сейсмическую нагрузку, которая действует на каркас здания

1. Байков В. Н. Сигалов Э.Е. Железобетонные конструкции: Общий курс: Учеб. для вузов. — 5 изд., перераб. и доп. М.: Стройиздат, 1991. — 767 с.: ил.;

2. СНиП II-7−81^* «Строительство в сейсмических районах» М.1982;

3. СНиП 2. 01.07−85^* «Нагрузки и воздействия «Госстрой М., 1985;