Расчет нагрузок каркасного дома
Описание принятых конструктивных решений
См. раздел 4. Конструктивная часть 01-23.П-КР, г. Анадырь 2023 Уровень ответственности – КС-2, коэффициент надежности yn=1,0. Анализ конструктивных решений на устойчивость против прогрессирующего обрушения не рассматривается. Согласно 01-23.П-КР несущие элементы деревяного каркаса выполнены из пиленого леса хвойных пород II (второго) сорта по ГОСТ 8486-86*Е, для обрешетки – III (третьего) сорта, с влажностью не более 20%, древесина цельная. Здание имеет каркасное конструктивное решение 3х этажное с чердачным нежилым по- мещением, высота этажа 2,9м. Кровля двускатная, стропильной системы. Основанием служит свайный фундамент, обвязка из стального двутавра. Несущие стены имеют шаг 4м и 3м, стены выполнены из стеновых щитов (стеновой щит представляет собой вертикально установленные стойки листом ОСП). Устойчивость здания обеспечивается за счет стен продольных и поперечных, стойки стен в свою очередь из плоскости раскреплены листом ОСП и диагональными связями.
Описание расчетной модели
Расчетная схема здания замоделирована стержневыми конечными элементами. Сте-пень свободы задачи – 6 (пространственная задача, X, Y, Z, UX, UY, UZ).
Пространственная схема расчетной модели здания представлена на рисунках 2.1
2.2. Принятые сечения в расчетной модели соответствуют принятым сечениям эле-ментов строительных конструкций (см. таблицу 3.1).
Пространственная схема расчетной модели здания вид 1
Пространственная схема расчетной модели здания вид 2
Сбор нагрузок
Все нагрузки прикладываются на схему в нормативном значении.
Собственный вес смоделированных элементов конструкции: учитывается автоматически в программном комплексе.
Вес изоляционных материалов: нормативная нагрузка, γf=1,3 (см. сбор нагрузки п. 3.9-3.14)
Вес кровли 32кг/м2
Вес пола чердака 20кг/м2
Вес перекрытия межэтажного 35кг/м2
Вес пола первого этажа 90кг/м2
Вес наружной стены 375мм 60кг/м2
Вес наружной стены 200мм 38кг/м2
Снеговая нагрузка: снеговой район V г. Анадырь нормативная нагрузка 255кг/м2, γf=1,4
Ветровая нагрузка: ветровой район VII нормативная нагрузка 87кг/м2, γf=1,4
Распределённая нагрузка полезная жилые помещения 150кг/м2, γf=1,3
Распределённая нагрузка полезная общественные помещения 300кг/м2, γf=1,2
Распределённая нагрузка полезная чердачные помещения 70кг/м2, γf=1,3
Нагрузка от оборудования не предусмотрена, в том числе на кровле, в чердачном помещении и в местах общего пользования.
Вычисление нагрузки вес кровли
Вычисление нагрузки вес покрытия пола чердачного помещения
Вычисление нагрузки вес перекрытия межэтажного
Вычисление нагрузки вес перекрытия пола первого этажа
Вычисление нагрузки вес отделки стены наружной 375мм
Вычисление нагрузки вес отделки стены внутренней 200мм
Вычисление нагрузки снеговой
Нагрузка прикладывается на схему проекционной Схема снеговой нагрузки по прил. Б - 1б.
a = 32 град
Вариант 1
Коэффициент перехода к снеговой нагрузке:
m = 2-a/30 = 2-32/30 = 0,93333.
Нормативное значение веса снегового покрова:
so = ce ct m sg = 1 · 1 · 0,93333 · 2,5 = 2,33333 кПа = 240кг/м2 (формула (10.1); п. 10.11 ).
Вариант 2.1
Коэффициент перехода к снеговой нагрузке по прил. Б:
m = 1,25 m = 1,25 · 0,93333 = 1,16666
Нормативное значение веса снегового покрова:
so = ce ct m sg = 1 · 1 · 1,16666 · 2,5 = 2,91665 кПа = 300кг/м2 (формула (10.1); п. 10.11 ).
Вариант 2.2
Коэффициент перехода к снеговой нагрузке по прил. Б:
m = 0,75 m = 0,75 · 0,93333 = 0,7
Нормативное значение веса снегового покрова:
so = ce ct m sg = 1 · 1 · 0,7 · 2,5 = 1,75 кПа = 180кг/м2 (формула (10.1); п. 10.11 ).
Вычисление нагрузки ветровой
Ветровая нагрузка на кровлю (знак «минус» предусматривает нагрузку от поверхности):
Зона G.
Аэродинамический коэффициент принимается по табл. В.3a в зависимости от b ce = -0,34 .
Нормативное значение средней составляющей ветровой нагрузки: wm = wo k c = 0,85 · 1,07687 · -0,34 = -0,31122 кПа.
По табл. 11.6 в за-висимости от r и c n = 0,8028.
Нормативное значение пульсационной составляющей:
wg = wm z n = -0,31122 · 0,73237 · 0,8028 = -0,18298 кПа (формула (11.5); п. 11.1.8 ).
Нормативное значение ветровой нагрузки:
wн = wm+wg = -0,31122+-0,18298 = -0,4942 кПа = -51кг/м2
Зона H.
Аэродинамический коэффициент принимается по табл. В.3a в зависимости от b ce = -0,09333.
Нормативное значение средней составляющей ветровой нагрузки: wm = wo k c = 0,85 · 1,07687 · -0,09333 = -0,08543 кПа.
По табл. 11.6 в за-висимости от r и c n = 0,8028.
Нормативное значение пульсационной составляющей:
wg = wm z n = -0,08543 · 0,73237 · 0,8028 = -0,05023 кПа (формула (11.5); п. 11.1.8 ).
Нормативное значение ветровой нагрузки:
wн = wm+wg = -0,08543+-0,05023 = -0,13566 кПа = -14 кг/м2
Зона I.
Аэродинамический коэффициент принимается по табл. В.3a в зависимости от b ce = -0,37333.
Нормативное значение средней составляющей ветровой нагрузки: wm = wo k c = 0,85 · 1,07687 · -0,37333 = -0,34172 кПа.
По табл. 11.6 в за-висимости от r и c n = 0,8028.
Нормативное значение пульсационной составляющей:
wg = wm z n = -0,34172 · 0,73237 · 0,8028 = -0,20091 кПа (формула (11.5); п. 11.1.8 ).
Нормативное значение ветровой нагрузки:
wн = wm+wg = -0,34172+-0,20091 = -0,54263 кПа = -54 кг/м2.
Зона J.
Аэродинамический коэффициент принимается по табл. В.3a в зависимости от b ce = -0,47333.
Нормативное значение средней составляющей ветровой нагрузки: wm = wo k c = 0,85 · 1,07687 · -0,47333 = -0,43326 кПа.
По табл. 11.6 в за-висимости от r и c n = 0,8028.
Нормативное значение пульсационной составляющей:
wg = wm z n = -0,43326 · 0,73237 · 0,8028 = -0,25473 кПа (формула (11.5); п. 11.1.8 ).
Нормативное значение ветровой нагрузки:
wн = wm+wg = -0,43326+-0,25473 = -0,68799 кПа = -70,1 кг/м2.
Ветровая нагрузка на стены (знак «минус» предусматривает нагрузку от поверхности):
Зона D.
Аэродинамический коэффициент: ce = 0,8.
Нормативное значение средней составляющей ветровой нагрузки: wm = wo k c = 0,85 · 1,07687 · 0,8 = 0,73227 кПа.
По табл. 11.6 в зависимости от r и c n = 0,8028.
Нормативное значение пульсационной составляющей:
wg = wm z n = 0,73227 · 0,73237 · 0,8028 = 0,4305 кПа (формула (11.5); п. 11.1.8 ).
Нормативное значение ветровой нагрузки:
wн = wm+wg = 0,73227+0,4305= 1,1628 кПа = 120 кг/м2.
Зона E.
Аэродинамический коэффициент: ce = -0,5.
Нормативное значение средней составляющей ветровой нагрузки: wm = wo k c = 0,85 · 1,07687 · -0,5 = -0,45767 кПа.
По табл. 11.6 в зависимости от r и c n = 0,8028.
Нормативное значение пульсационной составляющей:
wg = wm z n = -0,45767 · 0,73237 · 0,8028 = -0,26908кПа (формула (11.5); п. 11.1.8 ).
Нормативное значение ветровой нагрузки:
wн = wm+wg = -0,45767+-0,26908= -0,7267кПа = -75 кг/м2.
Результаты поверочного расчета конструкций на основное сочетание нагрузок
Стропильная система и чердачное перекрытие
Рассматривается стропильная система на действие постоянных и временных нагрузок. Сорт древесины 2, материал хвойных пород деревьев, сечение элементов цельное. Стропильная система раскреплена из плоскости элементами обрешётки.
Расчет рядовых стропил. Расчетная модель стропильной системы:
Расчетная модель с учетом назначенных сечений:
Схемы приложения нагрузок (шаг стропил 0,625м):
Эпюры усилий (перечень загружений, вид усилия, тип комбинации см. на схеме):
Деформация расчетной модели:
Предельный прогиб: 3400/200=17мм > 1,9мм – условие выполняется.
Проверка сечений элементов конструкции (ниже на схеме представлен процент использования по различными критериям проверки элементов конструкции, значение выше 100% не удовле- творяет требованиям норм): - критерии проверки прочность:
критерии на гибкость:
