Численное моделирование подземного сооружения в программном комплексе Scad

Отчет

по дисциплине «Геотехническое проектирование»

Численное моделирование подземного сооружения в программном комплексе Scad

 

Выполнил

студент гр.3130801/60702                                                       Макароничев А.Г. 

Руководитель

К.т.н, доцент                                                                             Конюшков В.В.

 

                                                                            «___» __________ 2020 г.

 

Санкт-Петербург

2020 г.

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ И ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ

 

Подземное сооружение представляет собой смешанный каркас с несущими колоннами внутри здания и стенами по периметру сооружения. Количество назначается следующим образом:

- число пролетов по оси X соответствует количеству букв в фамилии студента;

- число пролетов по оси Y соответствует количеству букв в имени студента.

Принятые характеристики пролетов:

· по оси Х – 6 пролетов по 6 м

· по оси У – 11 пролетов по 6 м

Все конструктивные элементы сооружения выполняются из монолитного железобетона со следующими характеристиками:

Колонны высотой 4,8 метра из бетона класса В25, сечением 30х30 см. Расположены в осях 2-6/Б-М с шагом в осях 6 м.

Второстепенные балки из бетона класса В25, высотой 40 шириной 15 см. Выполняются вдоль осей 2-6 с шагом 3 м.

Главные балки из бетона класса В25, высотой 75 шириной 30 см. Выполняются вдоль осей Б-М с шагом 6 м.

Фундаментная плита выполняется толщиной 0,3 м из бетона класса В25 под всем сооружением.

Наружные несущие стены выполняются толщиной 0,2 м из бетона класса В25 по периметру сооружения по осям А, Н, 1, 7.

Плита покрытия выполняется толщиной 0,15 м из монолитного железобетона класса В25.

Техническое задание к отчету включает в себя следующие расчеты:

1. Задать конструктивную схему здания с сечениями и жесткостными параметрами элементов.

2. Задать постоянные и временные нагрузки на конструктивные элементы сооружения.

3. Определить коэффициент упругого основания под фундаментной плитой сооружения.

4. Рассчитать осадку фундаментной плиты и сравнить ее с предельно допустимым значением по СП 22.13330.2016.

5. Выполнить поверочный расчет фундаментной плиты на продавливание по требованиям СП 63.13330.2018.

6. Подобрать армирование продольной и поперечной верхней и нижней арматуры фундаментной плиты в программе Scad и выполнить поверочный расчет по требованиям СП 63.13330.2018.

7. Определить внутренние усилия в конструктивных элементах сооружения в программе Scad (продольные, поперечные и моментные усилия колоннах, балках и напряжения в фундаментной плите, стенах и плите покрытия).

8. Определить внутренние усилия в наружных стенах сооружения в программе Scad и выполнить поверочный расчет на внецентренное сжатие по требованиям СП 63.13330.2018

9. Подобрать армирование для колонн сооружения в программе Scad и выполнить поверочный расчет на внецентренное сжатие по требованиям СП 63.13330.2018.

10. Подобрать верхнюю и нижнюю продольную арматуру второстепенных и главных балок на действие изгибающего момента и поперечной силы в программе Scad и выполнить поверочный расчет по требованиям СП 63.13330.2018.

11. Подобрать армирование продольной и поперечной верхней и нижней арматуры плиты покрытия в программе Scad и выполнить поверочный расчет по требованиям СП 63.13330.2018.

12. Сформировать отчет с пояснительной запиской, графическими результатами расчетов, выводами и рекомендациями.

Расчет в «Кросс»

 

Схема площадки

Список грунтов

Наименование	Удельный вес, Т/м^3	Модуль деформации, Т/м^2	Модуль упругости, Т/м^2	Коэффициент Пуассона	Коэффициент переуплотнения	Давление переуплотнения, Т/м^2
Песок	1,8	3200	26666,667	0,3	1	0
Супесь	1,9	2600	21666,667	0,35	1	2,5
Глина	1,95	2000	16666,667	0,42	1	5

 

 

Список скважин

Наименование	Координаты, м		Описание скважин
1) 1	17,563	31,95	Грунт	Отметка верхней границы, м	Скачок эффект. напряж, Т/м^2
			Песок	0	0
			Супесь	-1,2	0
			Глина	-2,2	0

 

Нагрузка

Нагрузка на фундаментную плиту 5,54 Т/м²

Отметка подошвы фундаментной плиты 0 м

 

Нижняя отметка сжимаемой толщи определяется в точке с координатами: (18;33) м

 

 

Результаты расчета

Минимальное значение коэффициента постели 671,274 Т/м³

Максимальное значение коэффициента постели 2332,438 Т/м³

Среднее значение коэффициента постели 948,936 Т/м³

Среднеквадратичное отклонение коэффициента постели 0,007

Отметка сжимаемой толщи определялась в точке с координатами (18;33) м

Нижняя отметка сжимаемой толщи в данной точке -12,888 м

Толщина слоя сжимаемой толщи в данной точке 12,888 м

Максимальная осадка 0,825 см

Средняя осадка 0,597 см

Крен фундаментной плиты 1,11*10^-4 град

Суммарная нагрузка 13163,04 Т

Объем извлеченного грунта 0 м³

 

Коэффициенты постели

Осадка

 

Имя файла: C:\SWORK\Проверка.S2D

 

 

Отчет сформирован программой Кросс (64-бит), версия: 21.1.1.1 от 22.07.2015

Усилия в элементах

Рис. 2.17 Усилия N в стержневых элементах

 Рис. 2.18 Усилия M_k в стержневых элементах

Рис. 2.19 Усилия M_y в стержневых элементах

Рис. 2.20 Усилия M_z в стержневых элементах

Рис. 2.21 Усилия Q_z в стержневых элементах

Рис. 2.22 Усилия Q_y в стержневых элементах

 

 

РЕЗУЛЬТАТЫ АРМИРОВАНИЯ

Так как направление арматуры указано в местных осях, под рисунками будет указана её пространственная ориентация. Красными линиями на рисунке показана раскладка арматуры.

Для расчета используется Арматура А-III - продольная и А-I – поперечная. Шаг арматуры – 200 мм.

Фундаментная плита

Рис. 3.1 Ориентация местных осей относительно общей системы координат

Рис. 3.2 Интенсивность S1 (нижняя по X)

Рис. 3.3 Интенсивность S2 (верхняя по X)

Рис. 3.4 Интенсивность S3 (нижняя по Y)

Рис. 3.5 Интенсивность S4 (верхняя по Y)

Рис. 3.6 Площадь вертикальной поперечной арматуры AW_x

 

 

Рис. 3.7 Площадь горизонтальной поперечной арматуры AW_y

Плита перекрытия

Рис. 3.8 Ориентация местных осей относительно общей системы координат

Рис. 3.9 Интенсивность S1 (нижняя по X)

Рис. 3.10 Интенсивность S2 (верхняя по X)

Рис. 3.11 Интенсивность S3 (нижняя по Y)

Рис. 3.12 Интенсивность S4 (верхняя по X)

 

Стены

Рис. 3.13 Ориентация местных осей относительно общей системы координат

Рис. 3.14 Ориентация местных осей относительно общей системы координат

Красными линиями обозначена арматура на видимой стороне. Красной пунктирной линией обозначена арматура на невидимой стороне.

Рис. 3.15 Интенсивность S1 (нижняя по X)

Рис. 3.16 Интенсивность S2 (верхняя по X)

Рис. 3.17 Интенсивность S3 (нижняя по Y)

Рис. 3.18 Интенсивность S4 (верхняя по X)

Рис. 3.19 Площадь поперечной арматуры AW_x

Рис. 3.20 Площадь поперечной арматуры AW_y

Колонны

Рис. 3.30 Ориентация местных осей относительно общей системы координат

Рис. 3.31 Площадь S1 (несимметричная)

 

Рис. 3.32 Площадь S2 (несимметричная)

Главные балки

Рис. 3.33 Площадь S1 (несимметричная) – нижняя арматура

Рис. 3.34 Площадь S2 (несимметричная) – верхняя арматура

Рис. 3.35 Площадь поперечной арматуры AW₁

Рис. 3.36 Площадь поперечной арматуры AW₂

Второстепенные балки

Рис. 3.37 Площадь S1 (несимметричная) – нижняя арматура

Рис. 3.38 Площадь S2 (несимметричная) – Верхняя арматура

Рис. 3.39 Площадь AW₁

Рис. 3.40 Площадь AW₂

 

 

Плита покрытия

Рис. 64 Суммарное перемещение конструкции

 

Рис. 65 Перемещение плиты покрытия по оси Z

Проводим анализ и сравниваем возникающие усилия:

       Наименее выгодна 4 комбинация:

 

Рис. 66 M_x возникающий в плите покрытия

Наименее выгодна 3 комбинация:

 

Рис. 67 M_y возникающий в плите покрытия

Фундаментная плита

Проводим анализ и сравниваем возникающие усилия:

       Наименее выгодна 4 комбинация:

Рис. 68 M_x возникающий в плите фундамента

Наименее выгодна 4 комбинация:

Рис. 69 M_y возникающий в плите фундамента

Стены

Проводим анализ и сравниваем возникающие усилия:

Наименее выгодна 4 комбинация:

 

Рис. 70 N_x возникающий в стенах

 

Рис. 71 N_y возникающий в стенах

Балки. Главные

Проводим анализ и сравниваем возникающие усилия:

Наименее выгодна 4 комбинация:

 

Рис. 73 Эпюры моментов M_y действующих в главных балках

 

Рис. 74 Эпюры моментов M_y действующих в главных балках

 

Балки. Второстепенные

Проводим анализ и сравниваем возникающие усилия:

Наименее выгодна 4 комбинация:

 

Рис. 75 Эпюры моментов M_y действующих во второстепенных балках

 

Рис. 76 Эпюры моментов M_y действующих во второстепенных балках

 

ВЫВОДЫ

 

1. По результатам расчетов от суммы нагрузок, заданных по Исходным данным и Техническому заданию общий вес здания, составляет 21566,9 Т, Давление по подошве фундаментной плиты 5,54 Т/м².

2. В качестве фундаментной плиты применена плита толщиной 0,3 м, класса бетона В25 с диаметром продольной и поперечной арматуры 14 мм, с шагом 200 мм, классом AII. Осадка фундаментной плиты составляет 18,09 мм, что меньше предельно допустимой по требованиям СП 22.13330.2016. Максимальная продавливающая сила от колонны составляет 239,64 Тс, что меньше предельно допустимого значения 259,43 Тс по требованиям СП 63.13330.2018. Максимальный момент в фундаментной плите составляет 23,25 Тс*м, что меньше предельно допустимого 25,27 Тс*м по СП 63.13330.2018.

3. В качестве наружных стен применены стены толщиной 0,2 м, из монолитного железобетона класса В25, с продольной арматурой диаметром 28 мм, с шагом 200 мм. Максимальный момент в стене составляет 13,07 Тс*м, что меньше предельно допустимого 14,29 Тс*м по СП 63.13330.2018.

В качестве поперечной арматуры в стене используется арматура диаметром 14 мм. Максимальное усилие в стене составляет 197,55 Тс, что меньше предельно допустимого значения 200,42 Тс по СП 63.133330.2018

4. В качестве колонн применены колонны сечением 30х30 см, высотой 4,8 м, из монолитного железобетона класса В25, диаметром арматуры 36 мм, 4 шт. Предельное внецентренное сжатие колонны составляет 239,64 Тс, что меньше предельно допустимого значения 243,77 Тс по СП 63.13330.2018.

5. В качестве второстепенных балок применены балки шириной 15 см, высотой 40 см, из монолитного железобетона класса В25, с арматурой 22 мм, 3 шт. Максимальное момент в балке составляет 11,78 Тс*м, что меньше предельно допустимого значения 13,43 Тс*м по СП 63.133330.2018

6. В качестве главных балок применены балки шириной 30 см, высотой 75 см, из монолитного железобетона класса В30 с диаметром арматуры 25 мм, 6 шт. Максимальный момент в балке составляет 59,17 Тс*м, что меньше предельно допустимого значения 71,48 Тс*м по СП 63.133330.2018

7. В качестве плиты покрытия применена плита из монолитного железобетона класса В25, толщиной 0,15 м, с диаметром арматуры 32 мм, с шагом 200 мм. Максимальный момент в плите покрытия составляет 9,38 Тс*м, что меньше предельно допустимого 11,48 Тс*м по СП 63.13330.2018.

8 Конструктивные элементы здания соответствуют требованиям технических регламентов Российской Федерации на воздействие постоянных и временных нагрузок и их расчетных сочетаний.

 

 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

 

1. SCad Вычислительный комплекс. Криксунов и др.2015 г.

2. СП 22.13330.2016

3. СП 63.13330.2018

4. СП 20.13330.2018

3. Байков В.Н., Сигалов Э.Е. «Железобетонные конструкции», М.:Стройиздат, 1978.

4.СП 52-101-2003, Бетонные и железобетонные конструкции без предварительного напряжения, - М., 200

 

Отчет

по дисциплине «Геотехническое проектирование»

Численное моделирование подземного сооружения в программном комплексе Scad

 

Выполнил

студент гр.3130801/60702                                                       Макароничев А.Г. 

Руководитель

К.т.н, доцент                                                                             Конюшков В.В.

 

                                                                            «___» __________ 2020 г.

 

Санкт-Петербург

2020 г.

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ И ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ

 

Подземное сооружение представляет собой смешанный каркас с несущими колоннами внутри здания и стенами по периметру сооружения. Количество назначается следующим образом:

- число пролетов по оси X соответствует количеству букв в фамилии студента;

- число пролетов по оси Y соответствует количеству букв в имени студента.

Принятые характеристики пролетов:

· по оси Х – 6 пролетов по 6 м

· по оси У – 11 пролетов по 6 м

Все конструктивные элементы сооружения выполняются из монолитного железобетона со следующими характеристиками:

Колонны высотой 4,8 метра из бетона класса В25, сечением 30х30 см. Расположены в осях 2-6/Б-М с шагом в осях 6 м.

Второстепенные балки из бетона класса В25, высотой 40 шириной 15 см. Выполняются вдоль осей 2-6 с шагом 3 м.

Главные балки из бетона класса В25, высотой 75 шириной 30 см. Выполняются вдоль осей Б-М с шагом 6 м.

Фундаментная плита выполняется толщиной 0,3 м из бетона класса В25 под всем сооружением.

Наружные несущие стены выполняются толщиной 0,2 м из бетона класса В25 по периметру сооружения по осям А, Н, 1, 7.

Плита покрытия выполняется толщиной 0,15 м из монолитного железобетона класса В25.

Техническое задание к отчету включает в себя следующие расчеты:

1. Задать конструктивную схему здания с сечениями и жесткостными параметрами элементов.

2. Задать постоянные и временные нагрузки на конструктивные элементы сооружения.

3. Определить коэффициент упругого основания под фундаментной плитой сооружения.

4. Рассчитать осадку фундаментной плиты и сравнить ее с предельно допустимым значением по СП 22.13330.2016.

5. Выполнить поверочный расчет фундаментной плиты на продавливание по требованиям СП 63.13330.2018.

6. Подобрать армирование продольной и поперечной верхней и нижней арматуры фундаментной плиты в программе Scad и выполнить поверочный расчет по требованиям СП 63.13330.2018.

7. Определить внутренние усилия в конструктивных элементах сооружения в программе Scad (продольные, поперечные и моментные усилия колоннах, балках и напряжения в фундаментной плите, стенах и плите покрытия).

8. Определить внутренние усилия в наружных стенах сооружения в программе Scad и выполнить поверочный расчет на внецентренное сжатие по требованиям СП 63.13330.2018

9. Подобрать армирование для колонн сооружения в программе Scad и выполнить поверочный расчет на внецентренное сжатие по требованиям СП 63.13330.2018.

10. Подобрать верхнюю и нижнюю продольную арматуру второстепенных и главных балок на действие изгибающего момента и поперечной силы в программе Scad и выполнить поверочный расчет по требованиям СП 63.13330.2018.

11. Подобрать армирование продольной и поперечной верхней и нижней арматуры плиты покрытия в программе Scad и выполнить поверочный расчет по требованиям СП 63.13330.2018.

12. Сформировать отчет с пояснительной запиской, графическими результатами расчетов, выводами и рекомендациями.