Пространственный расчет здания что это

Пространственный расчет кирпичных зданий

Результат такого расчета известен заранее: большие напряжения, резко неравномерное перераспределение нагрузки на фундаменты. Любое здание отстоявшее лет 100 по этому расчету должно бы было завалится чуть ли не сразу. Однако этого не происходит, все потому, что:

Считаю, что кирпич при помощи МКЭ посчитать НЕВОЗМОЖНО!
А если и можно, то расчет этот будет явно «от лукавого».

ЗЫ. А какой уже счет?

Мое мнение на этот счет такое: считать фундаменты кирпичных зданий лучше с помощью программ с МКЭ, рассматривая пространственную модель, пусть и в упругой постановке, раз СНиПы призывают считать такие вещи совместно…
Собственно прочностной расчет кладки должен выполняться по соответствующему СНиПу, к тому же расчеты там сами по себе достаточно элементарные…

Общие принципы расчета каменных зданий даются в Пособии к СНиПу, стены здания рассматриваются как отдельные балочные элементы (стойки), никто, кстати, не ограничивает совместность работы продольных и поперечных стен (может принимать тавровое, двутавровое и т.п. сечение) – но будьте добры проверить прочность сопряжений, раскрытие трещин и т.п., т.е. кучу всяких специфических вещей, трудно формализуемых в МКЭ.
В моделях кирпичных зданий из пластинчатых КЭ наблюдаются всякие эффекты типа растягивающих напряжений, концентраций в углах проёмов, одинаковых напряжений в несущих и ненесущих стеных, что осложныет осмысление результатов, к тому же экспертиза к таким вещам относится крайне подозрительно.

Вообще интересно кто как сейчас считает кирпичные здания, уж не по сбору ли нагрузок по сечениям на бумажке?

Источник

Пространственный расчет кирпичных зданий

Результат такого расчета известен заранее: большие напряжения, резко неравномерное перераспределение нагрузки на фундаменты. Любое здание отстоявшее лет 100 по этому расчету должно бы было завалится чуть ли не сразу. Однако этого не происходит, все потому, что:

Считаю, что кирпич при помощи МКЭ посчитать НЕВОЗМОЖНО!
А если и можно, то расчет этот будет явно «от лукавого».

ЗЫ. А какой уже счет?

Мое мнение на этот счет такое: считать фундаменты кирпичных зданий лучше с помощью программ с МКЭ, рассматривая пространственную модель, пусть и в упругой постановке, раз СНиПы призывают считать такие вещи совместно…
Собственно прочностной расчет кладки должен выполняться по соответствующему СНиПу, к тому же расчеты там сами по себе достаточно элементарные…

Общие принципы расчета каменных зданий даются в Пособии к СНиПу, стены здания рассматриваются как отдельные балочные элементы (стойки), никто, кстати, не ограничивает совместность работы продольных и поперечных стен (может принимать тавровое, двутавровое и т.п. сечение) – но будьте добры проверить прочность сопряжений, раскрытие трещин и т.п., т.е. кучу всяких специфических вещей, трудно формализуемых в МКЭ.
В моделях кирпичных зданий из пластинчатых КЭ наблюдаются всякие эффекты типа растягивающих напряжений, концентраций в углах проёмов, одинаковых напряжений в несущих и ненесущих стеных, что осложныет осмысление результатов, к тому же экспертиза к таким вещам относится крайне подозрительно.

Вообще интересно кто как сейчас считает кирпичные здания, уж не по сбору ли нагрузок по сечениям на бумажке?

Источник

Основы расчета

Пространственные связевые системы многоэтажных зданий при не симметричном плане могут подвергаться косому изгибу и внецентренному сжатию со стесненным кручением. Поскольку для них характерны пространственные деформации элементов, то расчет таких систем является сложным.

В тех случаях, когда вертикальные несущие конструкции расположены симметрично относительно центральных осей плана здания, центр жесткостей (изгиба) совпадает с точкой пересечения этих осей. Если равнодействующая горизонтальной нагрузки пересекает линию центров жесткостей, то есть центральную вертикальную ось здания, то поворота в плане не будет. В симметричных несущих системах число неизвестных может быть значительно сокращено.

Многоэтажное здание – это статически неопределимая система для всех видов нагрузок и воздействий. Чтобы ее рассчитать, действительную систему схематизируют более простыми расчетными моделями: дискретной, континуальной и дискретно-континуальной. В основу расчета таких моделей положены инженерные методы П.Ф.Дроздова [7].

В дискретных моделях рассматривают дискретное расположение вертикальных элементов и связей, что приводит к сложным расчетам.

В дискретно-континуальных моделях учитывают дискретное расположение вертикальных элементов, а дискретное расположение связей сдвига заменяют континуальным, то есть непрерывно распределенным по высоте здания. Для расчета несущих систем многоэтажных зданий дискретно-континуальная модель более универсальна и удобна по сравнению с другими моделями. Неизвестные усилия в связях заменяют функциями распределения одного неизвестного по высоте системы, что позволяет значительно упростить расчет. При расчете системы на ЭВМ по программе ”Авторяд ЕС-2” учитывают физическую нелинейность модели, т.е. неупругие деформации элементов. В расчетах принимают следующие предпосылки: перекрытия зданий являются абсолютно жесткими в своей плоскости и гибкими в перпендикулярной ей плоскости, колонны не сопротивляются сдвигающим усилиям, продольные связи сдвига отсутствуют и при малых деформациях расчетная схема не изменится.

Как правило, выполняют поверочный расчет системы при заданных размерах и армировании ее элементов. При этом сначала вычисляют усилия от действия лишь вертикальной нагрузки, а затем от совместного действия вертикальной и горизонтальной нагрузок.

Расчетные схемы связевых систем отражают совместную работу вертикальных диафрагм (пилонов) многоэтажных каркасных или панельных зданий в различных сочетаниях: сплошных и с одним или несколькими рядами проемов (рис.16). В этих расчетных схемах вертикальные диафрагмы, расположенные в зданиях параллельно друг другу, принимают стоящими последовательно в одной плоскости и соединенными стержнями – связями (междуэтажными перекрытиями).

Рис.16. Расчетные схемы связевых систем с диафрагмами:

Вертикальную диафрагму с проемами можно рассматривать как многоэтажную раму, у которой стойками будут простенки, а ригелями – перемычки.

Приближенный расчет многоэтажного здания со связевым каркасом при несимметричном плане см. в [30].

Используют простейшую расчетную модель, в которой соединение ригелей с колоннами считают шарнирными, а пилоны – жесткими консольными стержнями, защемленными в фундаменте. Пилоны объединяются перекрытиями, недеформируемыми в горизонтальной плоскости.

выбор и составление расчетной модели здания;

подсчет нагрузок (вертикальной и горизонтальной);

расчет усилий (статическая задача);

проверка прочности, устойчивости, жесткости и трещиностойкости пилонов;

проверка общей устойчивости здания;

определение перемещений (статическая задача);

Нагрузки считают так же, как при расчете многоэтажной рамы. Потом определяют суммарные усилия на единицу длины фасада здания воспринимаемые совокупностью пилонов. Затем усилия распределяют между пилонами пропорционально их изгибным жесткостям и координатам центра изгиба.

В пилоне рассчитывается горизонтальное сечение на внецентренное сжатие и вертикальное сечение на сдвиг. Пилоны воспринимают следующие усилия: , где и — моменты от горизонтальной нагрузки; и — то же от вертикальной нагрузки.

Основная упрощающая предпосылка – допущение абсолютной жесткости связей сдвига.

Дата добавления: 2015-10-09 ; просмотров: 1971 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Источник

Расчётная схема сооружения

Расчётная схема сооружения — в строительной механике, упрощённое изображение сооружения, принимаемое для расчёта. Различают несколько видов расчётных схем, отличающихся основными гипотезами, положенными в основу расчёта, а также используемым при расчёте математическим аппаратом. Чем точнее расчётная схема соответствует действительному сооружению, тем более трудоёмок его расчёт.

Содержание

Классификация расчётных схем

• По характеру учёта пространственной работы – одно-, двух- и трёхмерные.

• По виду неизвестных – дискретные, дискретно-континуальные и континуальные.

• По виду конструкций, положенных в основу расчётной схемы – стержневые, пластинчатые, оболочковые и массивные.

• По учёту инерционных сил – статические и динамические.

Элементы расчётной схемы

Расчётная схема состоит из условных элементов: стержней, пластин, оболочек, массивов и связей.

Стержни используют в расчётных схемах стержневых конструкций (стоек, балок, арок и др.), систем из таких конструкций (ферм, рам, сетчатых оболочек), а также для приближённого расчёта плоскостных конструкций (например, несущих стен зданий).

Пластины треугольной и прямоугольной формы являются основными конечными элементами при расчёте методом конечных элементов плоскостных конструкций (стен и плит перекрытий зданий).

Оболочки являются расчётной схемой различных пространственных конструкций (куполов, сводов, оболочек).

Массивы в расчётных схемах используются, как правило, в качестве недеформируемых опор пролётных конструкций, опирающихся на сжимаемое основание.

Связи в расчётных схемах соединяют между собой отдельные элементы, а также конструкцию с основанием. В расчётных схемах связи различаются по числу степеней свободы, которые они отнимают от системы. Связи могут быть дискретные и распределённые (континуальные). Стержни и пластины, соединённые распределёнными связями называются составными стержнями и пластинами. [1]

Расчётные схемы многоэтажных зданий

Многоэтажное здание является сложной пространственной системой, которая в зависимости от этажности, особенностей конструктивной системы и действующих нагрузок, рассчитывается с разной степенью детализации с использованием различных расчётных схем. В современной практике проектирования расчёт здания, как правило, выполняется по специальным программам с применением вычислительной техники. [2] [3]

При одномерной расчётной схеме здание рассматривается как консольный тонкостенный стержень или система стержней, упруго или жёстко закреплённых в основании. Предполагается, что поперечный контур стержня или системы стержней неизменяем.

При двухмерной расчётной схеме здание рассматривается как плоская конструкция, способная воспринимать только такую внешнюю нагрузку, которая действует в её плоскости. Для определения усилий в вертикальных несущих конструкциях условно принимается, что ве они расположены в одной плоскости и имеют одинаковые горизонтальные перемещения в уровне перекрытий.

При трёхмерной расчётной схеме здание рассматривается как пространственная система, способная воспринимать приложенную к ней пространственную систему нагрузок.

В дискретных расчётных схемах неизвестные усилия или перемещения определяют для конечного количества узлов системы путём решения систем алгебраических уравнений. Дискретные расчётные схемы наиболее приспособлены для расчёта методом конечных элементов. Такие схемы широко используют для моделирования не только стержневых систем, но и сплошных пластин и оболочек.

В дискретно-континуальных расчётных схемах неизвестные силовые факторы или перемещения задают в виде непрерывных функций вдоль одной из координатных осей. Неизвестные функции определяются решением краевой задачи для системы обыкновенных дифференциальных уравнений. Дискретно-континуальные расчётные схемы получили особо широкое применение в 60-80 годах прошлого века для расчёта стен и вертикальных диафрагм жёсткости многоэтажных зданий с регулярным расположением проёмов, когда вычислительные возможности ЭВМ были весьма ограничены. Эти расчётные схемы основаны на теории составных стержней, которую в 1938-1948 гг. разработал А. Р. Ржаницын. [4] [5] По-видимому, впервые теория составных стержней была использована в работе. [6] В дальнейшем R. Rosman, [7] П. Ф. Дроздов, [8] Д. М. Подольский [9] и другие авторы предложили для расчёта зданий повышенной этажности различные модификации теории составных стержней.

В континуальных расчётных схемах неизвестные силовые факторы или перемещения задают в виде непрерывных функций вдоль двух или трёх координатных осей. Неизвестные функции определяются решением краевой задачи для системы уравнений в частных производных. В отдельных случаях применение континуальной расчётной схемы позволяет получить решение в виде конечных формул. Однако эти случаи весьма редки. Поэтому такая расчётная схема применяется редко.

Примеры двухмерных расчётных схем стены с проёмами, являющейся вертикальной диафрагмой жёсткости здания, показаны н рисунке справа.

Источник

Расчет пространственных систем

Внутренние усилия пространственных систем

Все сооружения являются пространственными, и на них действуют нагрузки, лежащие в разных плоскостях. Поэтому и расчетные схемы сооружений должны быть пространственными.

Как мы знаем, в плоских стержневых системах определяются три внутренних усилия M, Q, N (рис. 9.1 а). А в пространственных стержневых системах таких усилий шесть: изгибающие моменты и , крутящий момент , поперечные силы и , продольная сила N (рис. 9.1 б).

Опоры пространственных систем и их реакции

Пространственные системы опираются на пространственные опоры, которые имеют свои кинематические и статические свойства. Обычно связи опор считаются жесткими, а перемещения по их направлениям равны нулю. При определении опорных реакций используются известные в механике уравнения равновесия.

В отличие от плоских систем опоры пространственных систем могут быть 15 типов. Из них рассмотрим четыре типа опор.

1. Шаровая подвижная опора (рис. 9.2 а). На рисунке изображается как шарик, свободно качающийся между опорной плоскостью и элементом конструкции, а в расчетной схеме – как одна вертикальная связь. У этой опоры имеется пять степеней свободы – она дает возможность поступательных перемещений в двух и поворотов в трех направлениях. В ней возникает только одна опорная реакция .

2. Шаровая опора на цилиндрических катках (рис. 9.2 б). На рисунке изображается как шарик между двумя балансирами, один из которых жестко связан с элементом конструкции, а другой находится на цилиндрических катках. В расчетной схеме изображается в виде двух связей. У этой опоры имеется четыре степени свободы – одно поступательное перемещение и три поворота. В ней возникают две реакции и .

3. Шаровая неподвижная опора (рис. 9.2 в). На рисунке изображается как шарик между двумя балансирами, жестко связанными с элементом конструкции и основанием, а в расчетной схеме в виде трех связей. У этой опоры есть три степени свободы – возможность поворота в трех направлениях. В ней возникают три реакции , , .

4. Заделка (рис. 9.2 г). На рисунке изображается как заделанный брус (или стержень), а в расчетной схеме как обычная заделка. У заделки степеней свободы нет. В ней возникают три реакции , , и три реактивных момента , , .

Кроме рассмотренных здесь, еще имеется 11 различных опор.

Реакции статически определимых пространственных систем определяются из шести уравнений равновесия. Имеется четыре варианта записи этих уравнений, из которых рассмотрим только два:

1. SX=0; SY=0; SZ=0; S =0; S =0; S =0.

Здесь SX, SY, SZ – суммы проекций на три оси x, y, z, которые не должны лежать в одной плоскости и быть параллельными; суммы моментов не обязательно составлять относительно тех же осей.

Здесь 1, 2, …, 6 – шесть любых осей в пространстве. Но:

– эти оси не должны пересекать одну прямую;

– число параллельных осей не должно быть больше трех;

– если три оси пересекаются в одной точке, остальные три не должны быть параллельными.

Источник