ВВЕДЕНИЕ 7
ГЛАВА I. КРАТКИЙ ОБЗОР НАУКИ И СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА ВАРИАНТНОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ 10
1.1 Вариантное проектирование строительных процессов 12
1.2 Основные принципы вариантного проектирования строительных
конструкций 14
1.3 Развитие методов проектирования строительных конструкций 16
1.3.1 Проектирования железобетонных конструкций 18
1.3.2 Проектирование металлических конструкций 20
1.4 Обзор существующих программных комплексов для расчета
строительных конструкций 25
1.5 Выводы по первой главе 28
ГЛАВА II. АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНАЯ ЧАСТЬ ГАРАЖА ДЛЯ АВТОМОБИЛЕЙ 29
2.1 Разработка архитектурно-планировочного решения 29
2.2 Расчет и конструирование несущих конструкций гаража 40
2.2.1 Общие сведения о нагрузках для расчета 40
2.2.2 Расчет ребристой плиты по предельным состояниям первой группы ... 42
2.2.3 Расчет ребристой плиты по предельным состояниям второй группы ... 49
2.2.4 Расчет колонны гаража для автомобилей 55
2.2.5 Расчет стыка колонн 60
2.2.6 Расчет консоли колонн 61
2.2.7 Расчет армирования консоли 62
2.3 Основания и фундаменты гаража 63
2.4 Выводы по второй главе 70
ГЛАВА III. АВТОМАТИЗИРОВАННЫЙ РАСЧЕТ ЭЛЕМЕНТОВ
НЕСУЩИХ КОНСТРУКЦИЙ ГАРАЖА ДЛЯ АВТОМОБИЛЕЙ 71
3.1 Программный комплекс ЛИРА 71
3.2 Краткая характеристика методики расчета 74
3.3 Реализация автоматизированного расчета несущих конструкций 74
3.3.1 Протокол автоматизированного расчета 76
3.3.2 Выбор материалов, определение загружений и подбор сечений 78
3.3.3 Определение параметров конструирования и узловых реакций 80
3.3.4 Подбор металлических конструкций и железобетона 89
3.3.5 Графический вывод результатов автоматизированного расчета 91
3.4 Выводы по третьей главе 97
ВЫВОДЫ И ЗАКЛЮЧЕНИЕ 98
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 100
Приложение
Актуальность темы. Количество транспорта на дорогах крупных, да и не очень крупных городов России растет, почти в каждой семье имеется автомобиль. В первую очередь это говорит о росте благосостояния населения, во вторую о том, что все эти авто необходимо где - то припарковывать по приезду на работу, домой, в магазин и т.д. Чтобы полноценно, комфортно и безопасно пользоваться автомобилем, не достаточно иметь условия для технического обслуживания и организации движения, необходимо еще соблюдать условия для временного и постоянного хранения. Среднестатистический автомобиль находится в движении около 300 - 400 часов в год, это значит, что примерно 23 часа он проводит на стоянках или на улицах, занимая большие площади и затрудняя работу городского транспорта.
Свободная территория для парковки постоянно находится в дефиците, каково же решение этой проблемы? А решение явное и полезное - строительство многоэтажных гаражей. В давние времена проблема с увеличением населения была решена посредством строительства многоэтажных домов, данная ситуация аналогична. Многоэтажные гаражи могут иметь не только надземные, но и подземные этажи. Многоэтажный гараж является специализированным сооружением, позволяющим на небольшой территории разместить большое количество автомобилей.
Выбор эффективных решений при проектировании выполняется на основе технико-экономического анализа компоновки сооружении, конструктивных схем, материалов, технологии изготовления с учетом требований, предъявляемых к конструкциям зданий и сооружений в эксплуатации. Одним из основных способов, применяемых для этой цели, является вариантное проектирование. Вариантное проектирование заключается в составлении и анализе конкурирующих вариантов, из которых на основе технико-экономического анализа выбирается наиболее рациональный.
Для анализа каждого варианта проектного решения здания (или его части) необходимы следующие исходные данные: назначение здания, мощность или вместимость, географическое местоположение, объемнопланировочная и конструктивная характеристика. Сравниваемые варианты должны иметь одинаковое влияние на окружающую среду, должны быть сопоставимы по уровню ветровых и снеговых нагрузок, климатических и инженерно-геологических условий, сейсмичности и т.д.
В качестве основного материала несущих систем общественных зданий в отечественной практике традиционно применяется железобетон, обеспечивающий оптимальное сочетание безопасности при эксплуатации в критических ситуациях с экономичностью и технологичностью.
В общем объёме строительных конструкций, наряду с железобетонными, металлические конструкции занимают весьма важное место. По сравнению с железобетонными, металлические строительные конструкции позволяют снизить трудоемкость изготовления до 50-80 %, трудоемкость монтажа до 25 % а стоимость металлических каркасов на 1224 %. При строительстве в районах Сибири, Дальнего Востока и Севера металлические конструкции могут оказаться единственными, позволяющими повысить эффективность капитальных вложений. Балки и колонны составляют, примерно, 76 % объема каркасов зданий и сооружений. Поэтому очевидно, что создание и совершенствование их конструктивных форм с целью решения основных технико-экономических задач в области строительства, включающих в себя снижение массы конструкций, повышение производительности труда при изготовлении и монтаже, повышение скорости возведения зданий и сооружений, снижение стоимости проектирования, изготовления и монтажа конструкций - является важнейшей народнохозяйственной задачей.
В настоящее время в градостроительном плане проблема хранения автомобиля - одна из наименее изученных, поэтому тема магистерской диссертации, с вязанная с вариантным проектированием элементов несущих конструкций гаража для автомобилей является актуальной и перспективной.
Цель работы: выполнить вариантное проектирование элементов несущих конструкций гаража для автомобилей из железобетона и металла.
Для достижения поставленной цели определены следующие задачи:
1. Изучить основные методы и принципы вариантного проектирования.
2. Спроектировать объект расчета.
3. Выполнить сбор нагрузок на рассчитываемую конструкцию.
4. Выполнить автоматизированный расчет и конструирование железобетонного и металлического каркасов в программном комплексе ЛИРА.
5. Провести сравнительный анализ полученных результатов.
Объектом исследования является конструктивные элементы (железобетонный и металлический каркас) здания гаража для автомобилей.
Предметом исследования является исследование работы конструктивных элементов здания при различных строительных материалах.
Состав и объем работы. Выпускная квалификационная работа состоит из введения, трёх глав, содержащих теоретический и практический материал, выводов и заключения по работе, списка использованной литературы. Работа изложена на 113 страницах машинописного текста, содержит 21 рисунка, 20 таблиц, список литературы из 58 наименований.
1. Среди имеющихся методов проектирования вариантное проектирование зданий и сооружений с учетом использования современных программных комплексов является наиболее рациональным, предполагающим разработку нескольких равноценных вариантов, разработанных с использованием разных инженерных решений. Такой метод позволяет не допустить ошибочные выводы и обеспечивает выбор оптимального варианта проектирования с учетом особенностей производственного процесса и требований заказчика.
2. В результате обзора существующих программных комплексов, для расчета строительных конструкций выбран ПК ЛИРА 10.4, который позволяет выполнить все необходимые расчеты в рамках решения поставленных задач.
3. В архитектурно-планировочного решении спроектирован гараж для автомобилей, фасад и планировка которого приведены в приложении выпускной квалификационной работы.
4. Выполнены расчеты элементов несущих конструкций гаража: ребристой плиты по предельному состоянию I гр. и II гр.; колонны гаража. В результате произведенных расчетов принимаем:
- ребристую плиту 1500 х 6000 мм, высотой 300 мм;
- колонны постоянного по высоте сечения, общей высотой 4,2 м.
5. Проанализировав физико-механические характеристики грунта, рассмотрев геологический разрез, произведя необходимые расчеты под колонну, устанавливаем забивные сваи, длинной 9 м, с размером поперечного сечения 0,3 м. Положительные стороны свайного фундамента: повышенная надежность работы фундаментов, уменьшаются земляные работы, уменьшается материалоемкость.
6. В выпускной квалификационной работе с использованием программного комплекса ЛИРА 10.4 реализован автоматизированный расчет элементов несущих конструкций гаража, что позволяет определить геометрические размеры стальных колонн и балок, а также подобрать сечения и площадь арматуры в соответствие с задачами исследования.
7. Наиболее оптимальным является автоматизированный расчет конструкций, который основан на Методе Конечных Элементов, что позволяет учитывать совместную работу всех конструктивных элементов, определить напряженно-деформированное состояние конструкций и конечных элементов.
8. В результате применения современных информационных технологий были получены характеристики элементов конструкций, удовлетворяющие предъявляемым требованиям обеспечения прочности, что позволяет подобрать таких размеров сечений и прочностных характеристик элементов для обеспечения одинаковой прочности железобетонных и металлических каркасов.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
