АНАЛИЗ КОЛЕБАНИЯ НЕСУЩИХ ЭЛЕМЕНТОВ ФАСАДНОЙ СИСТЕМЫ ОТ ДИНАМИЧЕСКОЙ НАГРУЗКИ Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

УДК 69

Михайлов Б.В.

канд. техн. наук, доцент кафедры строительных конструкций ФГБОУ ВО "Чувашский государственный университет имени И.Н. Ульянова" (г. Чебоксары, Россия)

Николаева А.Г.

старший преподаватель кафедры строительных конструкций ФГБОУ ВО "Чувашский государственный университет имени И.Н. Ульянова" (г. Чебоксары, Россия)

Иванов А.В.

магистрант

ФГБОУ ВО "Чувашский государственный университет имени И.Н. Ульянова" (г. Чебоксары, Россия)

АНАЛИЗ КОЛЕБАНИЯ НЕСУЩИХ ЭЛЕМЕНТОВ ФАСАДНОЙ СИСТЕМЫ ОТ ДИНАМИЧЕСКОЙ НАГРУЗКИ

Аннотация: в данной статье рассматривается анализ колебания несущих элементов фасадной системы атриумных пространств многофункционального здания от динамической нагрузки. Для изучения данного вопроса приведен расчет вантовых конструкций, в виде ферм со спайдерным креплением остекления, здания повышенной этажности с высотой 56,0 м в программном комплексе ЛИРА САПР 2016 года.

Ключевые слова: атриум, светоограждающие конструкции, частота, суммарное ускорение, формы колебаний.

Рассмотрим расчет конструкции атриумного пространства из вантовых конструкций и проведем анализ колебания несущих элементов фасадной системы от динамической нагрузки.

Зададим расчетную схему каркаса под атриум. Несущими элементами вертикального остекления данной системы будут являться вантовые конструкции в виде ферм со спайдерным креплением остекления, как показано на рисунке 73, а также 18-метровые фермы, расположенные горизонтально и выполненные из стальных трубных стержней; несущими элементами горизонтального остекления по покрытию будут служить 18 метровые фермы серии «Молодечно» в соответствии с конструктивной схемой каркаса покрытия (раскосы, горизонтальные связи и прогоны).

Рис. 1. Расчетная схема конструктивного решения фасадной системы

Выполним сбор нагрузок на данный тип конструирования фасада. Постоянная нагрузка: собственный вес + вес от остекления. Вес остекления квадратного метра закаленного стекла толщиной 10 мм равен 25 кг.

аш1

Расчет снеговой нагрузки на фермы по покрытию под атриум [1]: узловые силы - 36 кН, опорные узлы -18 кН.

Расчет ветровой нагрузки на горизонтальные фермы (несущей системы навесного фасада под атриум) [1]. Для этого определим нагрузки на узлы 18-метровой фермы: для высоты 4,1 м - 2,38 кН; для высоты 14,1 м - 2,78; для высоты 23,9 м - 3,12 кН; для высоты 33,8 м - 3,56 кН; для высоты 43,7 м - 4,50 кН; для высоты 55,6 м - 2,79 кН;

Снеговая нагрузка

г

Рис. 2. Постоянная нагрузка

Рис. 3. Снеговая нагрузка

36

36

Рис. 4. Ветровая нагрузка

Задаем пульсационную нагрузку, которая формируется из статических нагрузок (постоянная нагрузка: собственный вес + вес от остекления).

■ Редактор загружений X

Редаитироевние вывре^исго мгр^жения

Ине 1 Собственные ссс

Енд Постоялое «1 га

Узловые негрузки 60 Меаше нагрузки 52739

Слисок загружений

I» Имя затруке>*<« Вил Тип

1 Собственный вес Посю*1ное

г Мвгру ЭМ" нв ппмты Постоянное

3 Временные «агруэ» »■ротковрен

4 Снегов«« нагрузке Длительное 4К

S Ветер D Иеа*тив»«эа

6 Ветер 90 Неактивное t

7 Beiep IflC Неактив«эе •

8 Ветер 270 неамнвюе ♦

9 ПУЛЬС т

1« За-ри»е-ие 41 пульс

11 1егру*м40 11 ПУЛЬС г

1{ ПУЛЬС

Назначить терцин

■ Формирование Линами««*» загружений из смт*. X

Сфоси^иев!® нагриц^ неос на осхс»акмм

• - эогрукеьыя 1,*АД 1)

О-плотное«" siwe»toe («on 21

N* доманичестого загружен»« 12 ♦

N* сеответгтеуюиего j

статмиооого эагр«/«еммя

коэф праоарваооешя 1

Свздаея таблице

>f дни М> ста t оэфф * ял из

t 111

<0 111

111 12 111 Г в

v> X т -

Рис. 5. Редактор загружений Рис. 6. Формирования загружений

Результаты статического расчета:

II II II II II I

-34 -31.5 -29 -26.5 -24.1 -21.6 -19.1 -16.6 -14.1

Собственный вес М озаика пер емещений по Z Единицы измерения - мм

г

Рис. 7. Мозаика перемещений здания по Z (собственный вес + вес стекла)

Результаты динамического расчета:

Загружение 10

Форма колебаний в л. с. 1

Массы собраны из загружений: 1

Загружение 10

Форма колебаний в л. с. 2

Массы собраны из загружений: 1

Рис. 8. Форма колебаний в л. с. 1

Загружение 10

Форма колебаний в л. с. 3

Массы собраны из загружений: 1

Рис. 10. Форма колебаний в л. с. 3

Рис. 9. Форма колебаний в л. с. 2

Загружение 10

Форма колебаний в л. с. 4

Массы собраны из загружений: 1

>

Рис. 11. Форма колебаний в л. с. 4

Загружение 10

Форма колебаний в л. с. 5

М ассы собраны из загружений: 1

Рис. 12. Форма колебаний в л. с. 5

Частоты собственных колебании

Н загруз; К форык Сс£-ст . значения Частоты Период (с) Кс ^ £.ра спре ц. Иод.масса (1) Сумма но д. масс (1)

Круг.частота (рац/с) Частота (Гц)

■5 1 0.285 3.4Ё1 0.551 1.815 0.000 0.

5 2 0 .262 3.315 0 .€07 1 .€47 0 .000 0 .

3 0.182 5.510 0 .877 1 .140 0 .000 0 .

5 4 0.050 11.133 1 .772 0 .564 0 .000 0 .

Ъ ; 0 .067 14.503 2 .372 0 .422 0 .000 0 .

10 1 0.285 3.461 0 .551 1 .815 0 .000 0 .

10 2 0 .262 3.315 0 .€07 1 .€47 0 .000 0 .

10 3 0.182 5.510 0 .877 1 .140 0 .000 0 .

10 4 0.050 11.133 1 .772 0 .5€4 0 .000 0 .

10 ; 0 .067 14.503 2 .372 0 .422 0 .000 0 .

11 1 0 .285 3.461 0 .551 1 .815 0.000 0 .

11 2 0 .262 3.315 0 .€07 1 .€47 0 .000 0 .

11 3 0.182 5.510 0 .877 1 .140 0 .000 0 .

11 4 0.050 11.133 1 .772 0 .5€4 0 .000 0 .

11 ; 0 .067 14.503 2 .372 0 .422 0 .000 0 .

Рис. 13. Частоты собственных колебаний

0.000908 Загружение 9 Составляющая 3 Показать мозаику ускорений a Единицы измерения - м/с**2 Массы собраны из загружений: 1

0.00351 0.00612 0.00872

0.0113

0.0139 0.0165

У

г

и*

0.0191

0.0218

Рис. 14. Частоты собственных колебаний

По результатам анализа несущих элементов фасадной системы от динамической нагрузки максимальное значение частоты собственных колебаний мы наблюдаем в 5 форме колебаний, равному f =2,372 Гц, что меньше предельного значения /¿¿т = 2,82 Гц [1]. Предельное значение частоты собственных колебаний равен:

= VWqkjz^Yf = У0.23 * 1.3 * 1.4 Гит 940ТдДт 940 * 0.0077 , Ц

, где w0 - нормативное значение давления ветра, кПа;

k(zэк) - коэффициент, учитывающий изменение давления ветра в

зависимости от высоты;

Yf - коэффициент надежности по нагрузке, равный 1,4.

Тд,ит - предельного безразмерного периода по п. 11.1.10.1 [1], равный

0,0077

По результатам анализа несущих элементов фасадной системы от динамической нагрузки максимальная суммарная величина ускорения от всех форм колебаний составило 0,0218 м/с2, что не превышает ac,max=0.08 м/с2 [1].

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:

СП 20.13330.2016 Нагрузки и воздействия. Актуализированная редакция СНиП 2.01.07-85* (с Изменениями N 1, 2, 3)

СП 160.1325800.2014 «Здания и комплексы многофункциональные. Правила проектирования (с Изменениями N 1, 2)»

Методическое пособие «Архитектурно-планировочные решения высотных зданий». Министерство строительства и жилищно-коммунального хозяйства. Федеральное автономное учреждение «Федеральный центр нормирования, стандартизации и оценки соответствия в строительстве» Российской Федерации СП 426.1325800.2020 «Конструкции ограждающие светопрозрачные зданий и сооружений. Правила проектирования».

Mikhailov B.V.

Candidate of Technical Sciences, Associate Professor of the Department of Building Structures I.N. Ulyanov Chuvash State University (Cheboksary, Russia)

Nikolaeva A.G.

Senior lecturer of the Department of Building Structures I.N. Ulyanov Chuvash State University (Cheboksary, Russia)

Ivanov A.V.

Master's student I.N. Ulyanov Chuvash State University (Cheboksary, Russia)

ANALYSIS OF FLUCTUATIONS OF THE BEARING ELEMENTS OF THE FACADE SYSTEM FROM DYNAMIC LOAD

Abstract: this article discusses the analysis of the oscillation of the load-bearing elements of the facade system of atrium spaces of a multifunctional building from dynamic load. To study this issue, the calculation of cable-stayed structures, in the form of trusses with spider mounting glazing, high-rise buildings with a height of 56.0 m in the LIRA CAD software package of 2016 is given.

Keywords: atrium, light-emitting structures, frequency, total acceleration, waveforms.