Получение и анализ картин деформаций в монолитно-каркасном пятиэтажном здании. Часть 1

Аннотация. Главная цель данного проекта – продемонстрировать непосредственную связь между академическими знаниями, получаемыми студентами, с конкретными строительными объектами. Для достижения данной цели мы покажем различные способы получения и анализа данных о нагрузках и явлениях, воздействующих на здание. На конкретном примере мы попытаемся передать знания о использовании СП и расчетных комплексов, полученные нами в ходе работы над данным проектом. Помимо всего прочего, мы старались сделать проект, реализация которого действительно возможна, ибо исключительно в этом случае данное пособие будет иметь смысл. Актуальность данной работы очевидна. Данная работа может помощь устранить разрыв между академическим знанием и практическим применением, с минимальным ущербом для обеих составляющих. Ключевые слова: Монолитные здания, Лира, Сапфир, деформации

Наше здание является универсальной конструкцией. В зависимости от условий и необходимости мы можем создавать блоковые секции, а так же повышать их этажность. Мы остановимся на варианте одиночного пятиэтажного здания. Район расположения здания влияет на такие параметры как грунт, ветровая и снеговая нагрузка. Также имеет значение вопрос о степени застройки места, в котором будет располагаться здание. Для здания выбран грунт. На геологическом разрезе имеется 4 инженерно-геологических элемента – три слоя пылевато - глинистых грунтов и песчаная прослойка толщиной в половину метра. Первый слой имеет глубину от 2 до 4 метров. Второй – до 5 метров. Далее песчаная прослойка и четвертый слой залегающий ниже 5.5 метров толщиной 4.5 метра. Глубина заложения фундаментной плиты – 1 метр. Грунтовые воды залегают на глубине 4.5 метра Одним из самых важных параметров для здания – его вес. Ибо именно нагрузка от веса здания является основой нагрузкой, передаваемой на грунт. Наш проект является модульным. Иными словами количество возможных этажей определяется исходя из технико-экономических показателей и несущей способности грунта. Однако мы примем количество этажей равным пяти в качестве примера. Если задать жесткую связь на основание здания, то согласно расчету программы. нагрузки на грунт, или же реакции опор, в вертикальной плоскости равны: Вес здания = 1717 т. Временные нагрузки = 275т. Снег = 73т

Главным параметром для основания является коэффициент постели. Это коэффициент пропорциональности между нагрузкой и деформацией. Грунт рассматривается как система опирающихся на жесткое горизонтальное основание и не связанных между собой пружин, сжатие которых возрастает прямо пропорционально приложенной нагрузке. Таким образом, сопротивление грунта развивается только непосредственно под нагрузкой и в этом сопротивлении не участвует грунт, расположенный сбоку, который не испытывает осадки. После расчета была получена картина осадок фундаментной плиты. Одним из самых важных показателей, который необходимо учитывать, это разность между минимальной и максимальной осадкой фундаментной плиты. В случае неоднородной осадки на плиту, а в следствии, и на здание воздействуют дополнительные изгибающие моменты, которые являются основным фактором, влияющим на разрушение стен.

Для создания расчетной схемы мы использовали связку программ Сапфир+Лира. Данная связка позволяет ускорить работу над созданием расчетной схемы благодаря тому, что тела и объекты, созданные в программе Сапфир, являющейся САПР системой, при переносе модели в Лиру заменяются автоматически созданными конечными элементами с заданными граничными условиями. Это происходит благодаря функции автоматической триангуляции, разбивающую модель на конечные элементы. Колонны заменяются стержнями, перекрытия и фундаментная плита – пластинами. Каждому из конечных элементов мы должны задать параметры, соответствующие свойствам материала, из которого будет сделан элемент. Наше здание сделано из бетона, стольной арматуры и газобетона. Мы выберем самые ходовые марки данных материалов, а по результатам расчета сделаем вывод о том, нужно ли изменять марки данных материалов. На здание воздействуют различные нагрузки, как временные, так и постоянные. Их комбинация формирует картину деформаций, усилий и изгибающих моментов. Анализируя данную информацию, мы приходим к выводам о том, является ли наша конструкция прочной и надежной.

И. С. Пацинко
Продолжение следует