Самсонов-10 баллов

Министерство образования Российской Федерации
Саратовский государственный технический университет





Кафедра: Промышленное и гражданское строительство



Пояснительная записка
к курсовому проекту
по дисциплине «Железобетонные и каменные конструкции»
на тему: «Одноэтажное каркасное промышленное здание»



Выполнил: ст. АСФ гр. ПГС-52
Самсонов Д.С.
Проверил: к.т.н. Ерёмин А.П.









Саратов 2007
Содержание
Введение.
3

Исходные данные
4

1. Проектирование стропильной фермы


1.1. Исходные данные
5

1.2.Сбор нагрузок на ферму
5

1.3. Определение усилий в элементах фермы
7

1.4. Расчет сечений элементов фермы
9

2. Расчет поперечной рамы здания


2.1. Компоновка поперечной рамы
21

2.2. Определение нагрузок на раму
23

2.3. Определение усилий в колоннах рамы
29

3. Расчет прочности колонны


3.1. Расчет сечений колонны
32

3.2. Расчет промежуточной распорки
40

4. Проектирование фундамента


4.1. Определение геометрических размеров фундамента
41

4.2. Расчет арматуры фундамента
43

Список используемых источников
46











ВВЕДЕНИЕ

Выполнение курсового проекта “ Одноэтажного промышленного здания” по дисциплине “Железобетонные и каменные конструкции” направлено на усвоение знаний, полученных при изучении теоретической части данной дисциплины, а также на выработку практических навыков проектирования и расчета железобетонных конструкций.
В курсовом проекте рассматриваются особенности размещения конструктивных элементов каркаса в плане и по высоте, схемы связей между колоннами, горизонтальных и вертикальных связей по покрытию, компоновка поперечной рамы, правила определения величин и характера действующих на каркас различных нагрузок – постоянной, временных.
Расчет железобетонных конструкций производится по методу предельных состояний в соответствии с положениями СНиП 2.03.01-84* “Бетонные и железобетонные конструкции” и согласно СНиП 2.01.07-85 “Нагрузки и воздействия”.













Исходные данные
Здание одноэтажное, однопролётное, каркасное, отапливаемое.
Для кранов Q=30т принять режим работы кранов 4К-6К.

Пролёт – 18м
Длина – 144м
Ригель рамы – Ферма сегментная
Шаг колонн – 6м
Q=30т
Отметка верха колонн – 15,6м
Район строительства – 1 (Иркутск)
Условное расчётное сопротивление грунта – 220кПа

Тип кровли – 2

Рулонная кровля
0,15кН/мІ

Выравнивающий слой цементного раствора
(
·=18кН/мі) толщиной
25мм

Утеплитель из крупнопористого керамзитобетона (
·=9кН/мі) толщиной
150мм

Швы замоноличивания
0,15кН/мІ


Марка колонны – КДII-15
Н=15,6м
Q=30т
Отметка верха колонны – 15,600
Отметка головки кранового рельса – 12,250
Нк – 16950
Нн – 12250
Нв – 4700
b – 500
h1 – 600
h2 - 1300
h3 – 250
h4 – 850
Расход бетона – 5,69мі
Масса – 14,2т
Q главного – 30т
Q вспомогательного – 5т
Пролёт Lк – 16,5м
Габаритные размеры: В – 6300
К – 5100
Н – 2700
В1 – 300
Наибольшее давление колеса на рельс Р=28т
Вес тележки – 12,0 т
Вес крана общий 42,5 т

Проектирование стропильной фермы

Исходные данные
Ферма проектируется предварительно напряженной на пролёт 18м, цельной при шаге ферм 6 м. Геометрическая схема фермы показана на рисунке. Напрягаемая арматура нижнего пояса из канатов класса К-7 диаметром 15мм с натяжением на упоры: Rs,sc=12900 МПа; Rs=1080 МПа; Es=1.8
·13 EMBED Equation.3 1415МПа. Сжатый пояс и остальные решётки фермы армируются арматурой класса А-III; Rs=Rsc=365 МПа (d>10мм); Es=2
·13 EMBED Equation.3 1415МПа; хомуты класса А-I. Бетон тяжёлый класса B40; Rb=22 МПа; Rbt=1.4 МПа; Rbt,n=2.1МПа;
·b2=0.9; Eb=32.5
·13 EMBED Equation.3 1415МПа. Прочность бетона к моменту обжатия Rbr=28 МПа.

1.2 Сбор нагрузок на ферму
При определение нагрузок на ферму принимается во внимание, что расстояние между узлами по верхнему поясу составляет 3м. Плиты покрытия имеют ширину 3м, что обеспечивает передачу нагрузки от рёбер плиты в узлы верхнего пояса и исключает влияние местного изгиба.
Район строительства город Иркутск, вес снегового покрова на 1 мІ площади горизонтальной проекции покрытия для II района, согласно главе СНиП «Нагрузки и воздействия», Sq=1200 Н/мІ.
Полное расчётное значение снеговой нагрузки на горизонтальную проекцию покрытия:
13 EMBED Equation.3 1415
где µ=1 – коэффициент перехода от веса снегового покрова земли к снеговой нагрузке.
Полное нормативное значение снеговой нагрузки:
13 EMBED Equation.3 1415


Нагрузки на покрытие
Нагрузка
Норматив. нагрузка, кН/мІ
Коэффиц. надёж. по нагрузке
Расчётн. нагрузка кН/мІ

Постоянная:

Ж/Б плита 3*6 метров.
1.94
1.1
2.134

Швы замоноличивания.
0.15
1.3
0.195

Утеплитель из крупнопористого керамзитобет. (
·=9кН/мі) толщин. 150 мм.
1.35
1.3
1.755

Выравнивающий слой из цементного раствора (
·=18кН/мі) толщин. 25 мм.
0.36
1.3
0.468

Рулонная кровля
0.15
1.3
0.195

Ферма пролётом 18 метров.
0.417
1.1
0.459

Итого:
4.367
-
5.206

Временная:

Кратковременная (полная).
0.84
-
1.2

Длительная (с коэффиц. 0,3)
0.252
-
0.36


Узловые расчётные нагрузки по верхнему поясу фермы, кН:
- постоянная
13 EMBED Equation.3 1415
- кратковременная (полная) снеговая
13 EMBED Equation.3 1415
- длительная снеговая
13 EMBED Equation.3 1415


Узловые нормативные нагрузки соответственно:
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415

1.3. Определение усилий в элементах фермы
Железобетонная ферма с жёсткими узлами представляет собой статически неопределимую систему. На основание опыта проектирования и эксплуатации установлено, что продольные усилия в элементах пояса и решётки фермы слабо зависят от жёсткости узлов. Поэтому продольные усилия в фермах определяются построением диаграммы усилий, считая расчётную схему с шарнирным соединением в узлах. Изгибающие моменты, возникающие в жёстких узлах, несколько снижают трещиностойкость в элементах фермы, что учитывается в расчётах трещиностойкости путём введения опытного коэффициента
·I=1.15. Определение усилий в элементах фермы от единичных нагрузок производилось графическим способом при помощи построения диаграммы Максвелла–Кремоны. Полученные результаты сведены в таблицу Элемент
От постоянной нагрузки
От кратковременного действия
полной снеговой нагрузки
От длительной снеговой нагрузки
От постоянной и полной снеговой нагрузок
От постоянной и длительной снеговой нагрузок


норм
расч
норм
расч
норм
расч
норм
расч
норм
расч

В1
-362,14
-431,74
-69,64
-99,52
-20,85
-29,82
-431,79
-531,26
-383
-461,57

В2
-338,25
-403,26
-65,05
-92,95
-19,47
-27,85
-403,3
-496,21
-357,73
-431,12

В3
-322,57
-384,56
-62,03
-88,64
-18,57
-26,56
-384,6
-473,21
-341,15
-411,13

Н1
309,88
369,43
59,59
85,15
17,84
25,52
369,47
454,59
327,72
394,95

Н2
324,81
387,23
62,46
89,26
18,7
26,75
387,28
476,49
343,51
413,98

Р1
12,69
15,13
2,44
3,48
0,73
1,04
15,13
18,62
13,42
16,17

Р2
-5,22
-6,23
-1
-1,43
-0,3
-0,43
-6,23
-7,66
-5,52
-6,66

С1
-2,24
-2,67
-0,43
-0,61
-0,12
-0,18
-2,67
-3,28
-2,36
-2,85


















Знак “–“ соответствует сжимающим усилиям.
Знак “+” соответствует растягивающим усилиям.
1.4. Расчет сечений элементов фермы

Верхний сжатый пояс
Расчет верхнего пояса производится по наибольшему усилию (элемент В1)
N =531,26, Nl = 461,57кН.
Определяем ориентировочно требуемую площадь сечения пояса
13 EMBED Equation.3 1415
Принимаем сечение bЧh = 20Ч15 см c A = 300 см2 > 238,23 см2
Случайный начальный эксцентриситет
13 EMBED Equation.3 1415
Принимаем e0 = ea = 1cм. При ea< 1/8h = 2,75см l0 = 0.9l = 270cм.
Наибольшая гибкость сечения l0 / h = 270/15 = 18> 4, необходимо учесть влияние прогиба элемента на его прочность.
Условная критическая сила
13 EMBED Equation.3 1415
где 13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415
· = 1, бетон тяжелый
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415

· <
·min принимаем
· = 0,167
13 EMBED Equation.3 1415
В первом приближении принято
· = 0,027
13 EMBED Equation.3 1415
Коэффициент 13 EMBED Equation.3 1415
Расстояние 13 EMBED Equation.3 1415
Граничное значение относительной сжатой зоны бетона при
·b2 = 0.9
13 EMBED Equation.3 1415
здесь 13 EMBED Equation.3 1415
Для определения площади арматуры воспользуемся выражениями, полученными из совместного решения систем уравнений.
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415> 0
13 EMBED Equation.3 1415>
·y = 0.58 13 EMBED Equation.3 1415 имеем расчетный случай.



Армирование принимаем симметричное
13 EMBED Equation.3 1415
Принимаем 4Ш12 A-III с AS = 4,52см2
Расчет сечения пояса из плоскости фермы не требуется, так как все узлы фермы раскреплены.

Нижний растянутый пояс
Расчет прочности выполняем на расчетное усилие для панели Н2.
Имеем: нормативное и расчетное значение усилий от постоянной и полной снеговой нагрузок 13 EMBED Equation.3 1415. Нормативное значение усилий от постоянной и длительной снеговой нагрузок 13 EMBED Equation.3 1415
Определяем площадь сечения растянутой напрягаемой арматуры при

·S6 =
· =1,15 (для арматуры класса К-7)
13 EMBED Equation.3 1415
принимаем 7 канатов Ш9, АS = 4,41см2. Принимаем сечение нижнего пояса
20х15 см. Напрягаемая арматура окаймлена П-образными сетками, вставленными одна в другую. Процент армирования сечения
13 EMBED Equation.3 1415
Приведенная площадь сечения
13 EMBED Equation.3 1415
где 13 EMBED Equation.3 1415

Расчет нижнего пояса на трещиностойкость
Элемент относится к третьей категории трещиностойкости. Принимаем механический способ натяжения арматуры. Величину предварительного напряжения в арматуре
·SP при 13 EMBED Equation.3 1415 назначаем из условия 13 EMBED Equation.3 1415
Определяем потери предварительного напряжения в арматуре при
·SP = 1.
Первые потери:
а) от релаксации напряжений в арматуре
13 EMBED Equation.3 1415
б) от разности температур напрягаемой арматуры и натяжных устройств (при
·t = 650C)
13 EMBED Equation.3 1415
в) от деформации анкеров (при
· = 2мм)
13 EMBED Equation.3 1415
г) от быстронатекающей ползучести бетона при 13 EMBED Equation.3 1415<
· = 0,75
13 EMBED Equation.3 1415
где 13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415
Первые потери составляют 13 EMBED Equation.3 1415
Вторые потери:
а) от усадки бетона В40, подвергнутого тепловой обработке
·8 = 40МПа
б) от ползучести бетона при 13 EMBED Equation.3 1415< 0,75
13 EMBED Equation.3 1415 , где
13 EMBED Equation.3 1415
Вторые потери составляют 13 EMBED Equation.3 1415
Полные потери составляют 13 EMBED Equation.3 1415
Расчетный разброс напряжений при механическом способе натяжения арматуры принимается равным
13 EMBED Equation.3 1415, так как
·
·SP < 0,1, принимаем
·
·SP = 0,1. Сила обжатия при 13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415
Усилие, воспринимаемое сечением при образовании трещин при
·i = 0.85
13 EMBED Equation.3 1415
Nn > Ncrc 13 EMBED Equation.3 1415 необходим расчет по раскрытию трещин.
Проверим ширину раскрытия трещин с коэффициентом. Учитывающим влияние жесткости узлов
·i = 1,15 от суммарного действия постоянной нагрузки и кратковременного действия полной снеговой нагрузки.
Приращение напряжения в растянутой арматуре от полной нагрузки
13 EMBED Equation.3 1415,
где 13 EMBED Equation.3 1415
= 319,99кН
Приращение напряжения в растянутой арматуре от постоянной нагрузки

13 EMBED Equation.3 1415
Ширина раскрытия трещин определяется выражением
13 EMBED Equation.3 1415
где 13 EMBED Equation.3 1415
При непродолжительном действии полной нагрузки и при непродолжительном действии всей нагрузки
·l = 1, при продолжительном действии постоянной и длительной нагрузки
·l = 1,5;
· = 1.2 для канатов.
Ширина раскрытия трещин от действия полной нагрузки
13 EMBED Equation.3 1415
Ширина раскрытия трещин от непродолжительного действия постоянной и длительной снеговой нагрузки
13 EMBED Equation.3 1415
Ширина раскрытия трещин от продолжительного действия постоянной и длительной снеговой нагрузки
13 EMBED Equation.3 1415
Таким образом, ширина раскрытия трещин составит
13 EMBED Equation.3 1415, что не превышает предельно допустимого значения [0.3мм].

Раскос Р1
Растягивающее усилие в раскосе:
нормативное и расчетное значение усилий от постоянной и полной снеговой нагрузок 13 EMBED Equation.3 1415
нормативное значение усилий от постоянной и длительной снеговой нагрузок 13 EMBED Equation.3 1415
Напрягаемая арматура раскоса заводится из нижнего пояса.
Расчетное растягивающее усилии в панели Н1 NH1 = 18,62 кН. Площадь сечения растянутой напрягаемой арматуры .
13 EMBED Equation.3 1415
Конструктивно принимаем 4
·8 А-III c As=2.01
Назначаем сечение раскоса 15х15см.

Расчет раскоса Р1 на трещиностойкость
Элемент относится к третьей категории трещиностойкости. Принимаем механический способ натяжения арматуры. Величину предварительного напряжения в арматуре
·SP при 13 EMBED Equation.3 1415 назначаем из условия 13 EMBED Equation.3 1415
Определяем потери предварительного напряжения в арматуре при
·SP = 1.
Первые потери:
а) от релаксации напряжений в арматуре
13 EMBED Equation.3 1415
б) от разности температур напрягаемой арматуры и натяжных устройств (при
·t = 650C)
13 EMBED Equation.3 1415
в) от деформации анкеров (при
· = 2мм)
13 EMBED Equation.3 1415
г) от быстронатекающей ползучести бетона при 13 EMBED Equation.3 1415>
· = 0,75
13 EMBED Equation.3 1415
где 13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415
Первые потери составляют 13 EMBED Equation.3 1415
Вторые потери:
а) от усадки бетона В30, подвергнутого тепловой обработке
·8 = 40МПа
б) от ползучести бетона при 13 EMBED Equation.3 1415< 0,75
13 EMBED Equation.3 1415 , где
13 EMBED Equation.3 1415
Вторые потери составляют 13 EMBED Equation.3 1415
Полные потери составляют 13 EMBED Equation.3 1415
Расчетный разброс напряжений при механическом способе натяжения арматуры принимается равным
13 EMBED Equation.3 1415, так как
·
·SP < 0,1, принимаем
·
·SP = 0,1. Сила обжатия при 13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415
Усилие, воспринимаемое сечением при образовании трещин при
·i = 0.85
13 EMBED Equation.3 1415
Ncrc > Nn 13 EMBED Equation.3 1415 расчет по раскрытию трещин не требуется

Раскос Р2
Сжимающие усилия в элементе N = 7,66кН, Nl = 6,23кН.
Определяем ориентировочно требуемую площадь сечения раскоса
13 EMBED Equation.3 1415
Принимаем сечение bЧh =15х15см c A = 225см2
Случайный начальный эксцентриситет
13 EMBED Equation.3 1415
Принимаем e0 = ea = 1cм. Расчетная длина элемента l0 = 0.8l = 339.44cм.
Наибольшая гибкость сечения l0 / h = 339.44/15 = 22,6> 4, необходимо учесть влияние прогиба элемента на его прочность.
Условная критическая сила
13 EMBED Equation.3 1415
где 13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415
· = 1, бетон тяжелый
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415

· <
·min принимаем
· = 0,241
13 EMBED Equation.3 1415
В первом приближении принято
· = 0,027
13 EMBED Equation.3 1415
Коэффициент 13 EMBED Equation.3 1415
Расстояние 13 EMBED Equation.3 1415
Граничное значение относительной сжатой зоны бетона при
·b2 = 0.9
13 EMBED Equation.3 1415
здесь 13 EMBED Equation.3 1415
Для определения площади арматуры воспользуемся выражениями, полученными из совместного решения систем уравнений.
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415< 0
По расчёту арматура не требуется. Конструктивно принимаем 4Ш8 A-III с AS = 2,01см2
Расчет сечения из плоскости фермы не требуется, так как все узлы фермы раскреплены.

Расчет стойки
Сжимающие усилия в элементе N =3,28кН, Nl = 2,67кН.
Определяем ориентировочно требуемую площадь сечения стойки
13 EMBED Equation.3 1415
Принимаем сечение bЧh = 15х15 см c A = 225см2
Случайный начальный эксцентриситет
13 EMBED Equation.3 1415
Принимаем e0 = ea = 1cм. Расчетная длина элемента l0 = 0.8l = 214,8cм.
Наибольшая гибкость сечения l0 / h = 214,8/25 = 8,59 > 4, необходимо учесть влияние прогиба элемента на его прочность.
Условная критическая сила
13 EMBED Equation.3 1415
где 13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415
· = 1, бетон тяжелый
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415

· <
·min принимаем
· = 0,341
13 EMBED Equation.3 1415
В первом приближении принято
· = 0,027
13 EMBED Equation.3 1415
Коэффициент 13 EMBED Equation.3 1415
Расстояние 13 EMBED Equation.3 1415
Граничное значение относительной сжатой зоны бетона при
·b2 = 0.9
13 EMBED Equation.3 1415
здесь 13 EMBED Equation.3 1415
Для определения площади арматуры воспользуемся выражениями, полученными из совместного решения систем уравнений.
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415< 0 13 EMBED Equation.3 1415 по расчету арматура не требуется
Конструктивно принимаем 4Ш12 A-III с AS = 4,52см2
Расчет сечения из плоскости фермы не требуется, так как все узлы фермы раскреплены.

1.5. Расчет опорного узла фермы
Понижение расчетного усилия в напрягаемой арматуре, которое происходит из-за недостаточной анкеровки в узле, компенсируется работой на растяжение дополнительной ненапрягаемой арматуры и поперечных стержней.
Площадь сечения продольной ненапрягаемой арматуры
13 EMBED Equation.3 1415принимаем 4Ш12 А – III общей площадью
AS = 4,52см2.

Из условия прочности в наклонном сечении по линии отрыва АВ
13 EMBED Equation.3 1415
где N – расчетное усилие приопорной панели,
13 EMBED Equation.3 1415
NSP – расчетное усилие в продольной напрягаемой арматуре
lp = 1500мм для семипроволочных канатов
13 EMBED Equation.3 1415– длина заделки в опорном узле за линией АВ,
13 EMBED Equation.3 1415
NS – расчетное усилие в продольной ненапрягаемой арматуре
lan = 35d
13 EMBED Equation.3 1415– длина заделки в опорном узле за линией АВ/
Площадь сечения поперечных стержней
13 EMBED Equation.3 1415 принимаем 8Ш14 А – III общей площадью
AS = 12,31см2.

2. Расчет поперечной рамы здания

2.1. Компоновка поперечной рамы

В качестве основной несущей конструкции покрытия принята железобетонная ферма с параллельными поясами, с предварительно напряженным нижним поясом и первым нисходящим раскосом. Устройство фонарей не предусмотрено, здание оборудовано лампами дневного света. Плиты покрытия предварительно напряженные железобетонные ребристые размером 3Ч12 м.
Подкрановые балки предварительно напряженные высотой 1,4м. Наружные стены панельные навесные, опирающиеся на опорные столики колонн на отметке 10,9м. Стеновые панели и остекление ниже отметки 10,9м также навесные, опирающиеся на фундаментную балку. Колонны сквозные двухветвевые.
Колонна имеет длину от обреза фундамента до верха подкрановой консоли Н1 = 10,9м; от верха подкрановой консоли до низа стропильной конструкции
Н2 = 4,7м. Полная длина колонны 13 EMBED Equation.3 1415.
Привязка колонн к разбивочным осям принята 250мм.
Соединение колонн с фермами выполняется на анкерных болтах и в расчетной схеме рамы считается шарнирным.
Размеры сечения колонн приняты следующие:
надкрановая часть 600Ч500мм
подкрановая часть 1300Ч500мм
сечение ветвей 250Ч500мм
сечение распорок 500Ч400мм.

13 EMBED AutoCAD.Drawing.16 1415







2.2. Определение нагрузок на раму

Нагрузка от собственного веса конструкций покрытия
Расчетное опорное давление фермы:
от покрытия:
13 EMBED Equation.3 1415
от фермы
13 EMBED Equation.3 1415
Расчетная нагрузка от веса покрытия с учетом коэф. надежности по назначению здания 13 EMBED Equation.3 1415
FR = (255,57+66)0,95=305,2кН
Расчетная нагрузка от веса стеновых панелей и остекления:
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415; 13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415- вес 1мІ стеновых панелей

·h – суммарная высота полос стеновых панелей
13 EMBED Equation.3 1415 - вес 1мІ остекления
h – высота остекления
на отметке 10,9м:
13 EMBED Equation.3 1415
передаваемая на фундаментную балку:
13 EMBED Equation.3 1415.
Собственный вес надкрановой части 13 EMBED Equation.3 1415
Собственный вес подкрановой части 13 EMBED Equation.3 1415
Расчетная нагрузка от веса подкрановых балок
13 EMBED Equation.3 1415
Полная постоянная нагрузка:
Надкрановая ветвь F1 = 36,8 + 66,21 = 103,01кН
Подкрановая ветвь F2 = 96,8 + 120,2+99,75 = 316,75кН
Эксцентриситет вследствие разной ширины сечения ветвей
13 EMBED Equation.3 1415
Эксцентриситет передачи нагрузки от фермы
13 EMBED Equation.3 1415
Момент в консоли, вызванный разной шириной сечения ветвей
13 EMBED Equation.3 1415
Момент в консоли, вызванный внецентренностью передачи нагрузки от фермы 13 EMBED Equation.3 1415
Снеговая нагрузка
Расчетное значение равномерно распределенной по ригелю рамы снеговой нагрузки 13 EMBED Equation.3 1415.
Снеговая нагрузка на колонны рамы 13 EMBED Equation.3 1415
Момент в консоли, вызванный разной шириной сечения ветвей
13 EMBED Equation.3 1415
Момент в консоли, вызванный внецентренностью передачи нагрузки от фермы 13 EMBED Equation.3 1415
Ветровая нагрузка
Нормативное значение ветрового давления w0 = 0,38 кПа, расчётная линейная ветровая нагрузка определяется по формулам:
С наветренной стороны
13 EMBED Equation.3 1415
С заветренной стороны
13 EMBED Equation.3 1415
Где 13 EMBED Equation.3 1415=1,4 коэффициент надёжности по ветровой нагрузке;
13 EMBED Equation.3 1415 - нормативное значение ветрового давления, принимаемого по СНиП «Нагрузки и воздействия»;
k – коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления по высоте берется по СНиП “Нагрузки и воздействия”;
с и с’ – соответственно 0,8 и 0,6.
С наветренной стороны
До 5 м: 13 EMBED Equation.3 1415
До 10 м: 13 EMBED Equation.3 1415
До 20 м: 13 EMBED Equation.3 1415

С заветренной стороны
До 5 м: 13 EMBED Equation.3 1415
До 10 м: 13 EMBED Equation.3 1415
До 20 м: 13 EMBED Equation.3 1415
Расчётное значение сосредоточенной ветровой нагрузки с наветренной стороны
13 EMBED Equation.3 1415
С заветренной стороны
13 EMBED Equation.3 1415
Величина эквивалентной равномерно распределенной по высоте нагрузки qэ определяется из выражения
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED AutoCAD.Drawing.16 1415

Крановые нагрузки
Вес поднимаемого груза Q = 300кН. Пролет крана 18–2·0,75 = 16,5м. База крана 6300мм, расстояние между колесами 5100мм, вес тележки GТ = 120кН,
Fnmax = 280кН. Расчетное максимальное давление на колесо крана
13 EMBED Equation.3 1415
Нормативное минимальное давление на колесо крана
13 EMBED Equation.3 1415
Расчетное минимальное давление на колесо крана
13 EMBED Equation.3 1415
Расчетная поперечная тормозная ила на одно колесо:
13 EMBED Equation.3 1415
Горизонтальная крановая нагрузка на колонну от двух кранов при поперечном торможении 13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED AutoCAD.Drawing.16 1415
Вертикальная крановая нагрузка на колонны от двух сближенных кранов с коэффициентом сочетаний 13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415
Эксцентриситет приложения крановой нагрузки 13 EMBED Equation.3 1415
Моменты в консоли, вызванные эксцентриситетом приложения крановой нагрузки
13 EMBED Equation.3 1415

Учет пространственной работы каркаса
Каркас промышленного здания представляет собой пространственное сооружение, все рамы которого связаны между собой продольными элементами. Эти элементы при загружении отдельных рам местными нагрузками вовлекают в работу соседние рамы.
Поэтому при действии нагрузок, приложенных к одной или нескольким поперечным рамам, необходимо учитывать пространственную работу каркаса здания.
Коэффициент пространственной работы при жесткой кровле
13 EMBED Equation.3 1415
n – число рам в температурном блоке
n1 – число колёс кранов на одной нитке подкрановых балок
ai – расстояние между симметрично расположенными относительно середины блока рамами
a2 – расстояние между вторыми от торцов рамами
13 EMBED Equation.3 1415 - сумма ординат линии влияния реакции рассматриваемой рамы.
n = 12, n1 = 4.
2.3. Определение усилий в колоннах рамы
Расчет поперечной рамы производился с использованием ЭВМ, результаты расчета сведены в таблицу 2:
Усилия в сечениях левой стойки рамы:

N
нагр.
Нагрузка
nc
Сечения стойки




2 - 1
1 - 2




M,кНм
Q,кН
N,кН
M,кНм
Q,кН
N,кН

1
ПОСТОЯННАЯ
1
3,42
5,97
-724,96
76,62
5,97
-628,16

2
СНЕГОВАЯ
1
2,26
0,66
-60,3
10,45
0,66
-60,3



0.9
2,03
0,6
-54,27
9,4
0,6
-54,27

3
Dmax
на
левую
стойку
1
-3,02
-9,85
-531,32
-9,85
-9,85
-531,32




0.9
-2,72
-8,86
-478,18
-8,86
-8,86
-478,18

4

на
правую
стойку
1
54,24
-6,42
-156,15
-6,42
-6,42
-156,15




0.9
48,82
-5,78
-140,53
-5,78
-5,78
-140,53

5
T
на
левую
стойку
1
-113,68
10,42
0
10,42
10,42
0




0.9
-102,32
9,38
0
9,38
9,38
0

6

на
правую
стойку
1
-61,6
3,63
0
3,63
3,63
0




0.9
-55,44
3,27
0
3,27
3,27
0

7
ВЕТРОВАЯ
слева
1
-274,29
29,99
0
-29,13
10,02
0




0.9
-246,86
26,99
0
-26,22
9,02
0

8

справа
1
255,96
-25,44
0
35,85
-10,49
0




0.9
230,36
-22,89
0
32,26
-9,44
0





N
нагр.
Нагрузка
nc
Сечения стойки




0 - 1




M,кНм
Q,кН
N,кН

1
ПОСТОЯННАЯ
1
-66,24
5,97
-342

2
СНЕГОВАЯ
1
-10,64
0,66
-60,3



0.9
-9,58
0,6
-54,27

3
Dmax
на
левую
стойку
1
-9,85
-9,85
0




0.9
-8,86
-8,86
0

4

на
правую
стойку
1
-6,42
-6,42
0




0.9
-5,78
-5,78
0

5
T
на
левую
стойку
1
10,42
10,42
0




0.9
9,38
9,38
0

6

на
правую
стойку
1
3,63
3,63
0




0.9
3,27
3,27
0

7
ВЕТРОВАЯ
слева
1
10,02
10,02
0




0.9
9,02
9,02
0

8

справа
1
-10,49
-10,49
0




0.9
-9,44
-9,44
0










По полученным данным составляются расчетные комбинации усилий при самом невыгодном нагружении для каждого из сечений, результаты сведены таблицу:

Основное сочетание нагрузок с учетом крановой и ветровой

nc
2 - 1
1 - 2
0 - 1




Q,кНм
N,кН
M, кНм
Q, кН
N, кН
M, кНм
Q, кН
N,кН
M,кНм


+Mmax
1
1,8
1,8
-



знач
-19,47
-724,96
259,38
-4,52
-628,16
112,47
-
-
-



0,9
1,2,8
1,2,8
1,3,5(+),8



знач
-16,32
-779,23
235,81
-,287
-682,43
118,28
-2,95
-342
20,33


-Mmax
1
1,7
1,3,5(-)
1,7



знач
35,96
-724,96
-270,87
-12,27
-1159,48
-47,36
15,99
-342
-95,37



0,9
1,3,5(+),7
1,3,5(-),7
1,2,7



знач
33,48
-1203,14
-348,48
-21,29
-1106,34
-73,58
15,59
-396,27
-102,04


Nmax
+M
1
1,3,5(-)
1,3,5(+)
1,2



знач
-12,27
-1256,28
103,02
6,54
-1159,48
-33,02
6,63
-402,3
-76,88



0,9
1,2,3,5(-),8
1,2,3,5(+),8
1,2,3,5(+),8



знач
-34,56
-1257,41
335,41
-2,35
-1160,61
19,6
-2,35
-396,27
10,75


Nmax
-M
1
1,3,5(+)
1,3,5(-)
1,2



знач
6,49
-1256,28
-113,28
-14,3
-1159,48
-61,14
6,63
-402,3
-76,88



0,9
1,2,3,5(+),7
1,2,3,5(-),7
1,2,7



знач
34,08
-1257,41
-346,45
-2,65
-1160,61
-64,18
15,59
-396,27
-102,04

Основное сочетание нагрузок без учета крановой и ветровой
1,8
1,8
1,7


-19,47
-724,96
259,38
-4,52
-628,16
112,47
15,99
-342
-95,37










Расчет прочности колонны
Материал колонны тяжелый бетон класса В15
13 EMBED Equation.3 1415
Для армирования принята арматура класса А–III:
13 EMBED Equation.3 1415
В качестве хомутов принята арматура класса А–I.

3.1. Расчет сечений колонны
Сечение 0 - 1 на уровне верха консоли колонны

Сечение колонны bЧh = 50Ч60см при a = a’ = 4cм, полезная высота сечения
h0 = 56cм. В сечении действуют три комбинации расчетных усилий
Усилия
Первая
Вторая
Третья

М, кНм
20,33
-102,04
-76,88

N, кН
342
396,27
402,3


Усилия от непродолжительного действия нагрузки:
13 EMBED Equation.3 1415
При расчете сечения на первую и вторую комбинации 13 EMBED Equation.3 141513 EMBED Equation.3 1415, на третью – 13 EMBED Equation.3 1415. Расчет выполняется на все три комбинации, и расчетное сечение симметричной арматуры принимается наибольшее. В пояснительной записке приводится расчет только по третьей комбинации, так как она дает максимальное требуемой количество арматуры, однако, в черновой работе расчет производился на каждую из трех комбинаций.
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415
Радиус инерции сечения 13 EMBED Equation.3 1415
Гибкость элемента 13 EMBED Equation.3 1415 > 14 13 EMBED Equation.3 1415 необходимо учесть влияние прогиба на прочность элемента.
Условная критическая сила
13 EMBED Equation.3 1415
где 13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415
· = 1, бетон тяжелый
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415

·е >
·min принимаем
· = 0,31
13 EMBED Equation.3 1415
В первом приближении принято
· = 0,004
13 EMBED Equation.3 1415
Коэффициент 13 EMBED Equation.3 1415
Расстояние 13 EMBED Equation.3 1415
При условии симметричного армирования высота сжатой зоны бетона
13 EMBED Equation.3 1415
Относительная высота сжатой зоны 13 EMBED Equation.3 1415
Граничное значение относительной сжатой зоны бетона при
·b2 = 0.9
13 EMBED Equation.3 1415>
· =0,18
здесь 13 EMBED Equation.3 1415
Площадь сечения симметричной арматуры
13 EMBED Equation.3 1415
Площадь арматуры 13 EMBED Equation.3 1415 назначаем по конструктивным соображениям, 13 EMBED Equation.3 1415. Принимаем 3Ш16 А-III общей площадью
AS = 6,03см2.

Сечение 2 – 1 в заделке колонны

Сечение подкрановой части 130Ч50см, сечение ветви bЧh = 50Ч25см,
h0 = 21cм. Расстояние между осями ветвей с = 105см. Расстояние между осями распорок S = 2,6м. Высота сечения распорки 40см.
В сечении действуют три комбинации расчетных усилий:

Усилия
Первая
Вторая
Третья

М, кНм
235,81
-348,48
-113,28

Q, кН
-16,32
33,48
6,49

N, кн
779,23
1203,14
1256,28





13 EMBED AutoCAD.Drawing.16 1415
Усилия от непродолжительного действия нагрузки 13 EMBED Equation.3 1415
При расчете сечения на первую и вторую комбинации 13 EMBED Equation.3 141513 EMBED Equation.3 1415, на третью – 13 EMBED Equation.3 1415. Расчет выполняется на все три комбинации, и расчетное сечение симметричной арматуры принимается наибольшее. В пояснительной записке приводится расчет только по второй комбинации, так как она дает максимальное требуемой количество арматуры, однако, в черновой работе расчет производился на каждую из трех комбинаций.
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415
Приведенный радиус инерции сечения двухветвевой колонны в плоскости изгиба
13 EMBED Equation.3 1415 13 EMBED Equation.3 1415 rred = 27,6см
Приведенная гибкость сечения 13 EMBED Equation.3 1415> 14 13 EMBED Equation.3 1415 необходимо учесть влияние прогиба на прочность элемента.

Условная критическая сила
13 EMBED Equation.3 1415
где 13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415
· = 1, бетон тяжелый
13 EMBED Equation.3 1415

·е <
·min принимаем
· = 0,26
13 EMBED Equation.3 1415
В первом приближении принято
· = 0,0075
13 EMBED Equation.3 1415
Коэффициент 13 EMBED Equation.3 1415
Определяем усилия в ветвях колонны
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415 принимаем 13 EMBED Equation.3 1415 тогда расстояние 13 EMBED Equation.3 1415
Граничное значение относительной сжатой зоны бетона при
·b2 = 1,1
13 EMBED Equation.3 1415
здесь 13 EMBED Equation.3 1415
Для определения площади арматуры воспользуемся выражениями, полученными из совместного решения систем уравнений.
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415>
·y = 0.694 13 EMBED Equation.3 1415 имеем расчетный случай.
Армирование принимаем симметричное
13 EMBED Equation.3 1415
Фактический коэффициент армирования 13 EMBED Equation.3 1415, что незначительно отличается от ранее принятого.
Принимаем 3Ш14 A-III с AS = 4,62см2
Проверим необходимость расчета подкрановой части колонны из плоскости изгиба.
Расчетная длина 13 EMBED Equation.3 1415.
Радиус инерции сечения 13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415> 13 EMBED Equation.3 1415 расчет из плоскости рамы необходим.
13 EMBED Equation.3 1415> 14 13 EMBED Equation.3 1415 необходимо учесть влияние прогиба элемента на его прочность.
Случайный начальный эксцентриситет
13 EMBED Equation.3 1415
Принимаем e0 = ea = 1,63cм.
13 EMBED Equation.3 1415
Условная критическая сила
13 EMBED Equation.3 1415
где 13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415
· = 1, бетон тяжелый
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415

· <
·min принимаем
· = 0,21
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415
Коэффициент 13 EMBED Equation.3 1415
Расстояние 13 EMBED Equation.3 1415
Граничное значение относительной сжатой зоны бетона при
·b2 = 0.9
13 EMBED Equation.3 1415
здесь 13 EMBED Equation.3 1415
Для определения площади арматуры воспользуемся выражениями, полученными из совместного решения систем уравнений.
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415> 0
13 EMBED Equation.3 1415>
·y = 0,544 13 EMBED Equation.3 1415 имеем расчетный случай.
Армирование принимаем симметричное
13 EMBED Equation.3 1415
Принимаем 3
·16 A-III с 13 EMBED Equation.3 1415





3.2. Расчет промежуточной распорки

Изгибающий момент в распорке 13 EMBED Equation.3 1415
Сечение распорки bЧh = 50Ч40cм, h0 = 36cм. Армирование принимаем симметричное
13 EMBED Equation.3 1415
принимаем 3Ш14 А–III общей площадью AS = 4,62см2.
Поперечная сила в распорке
13 EMBED Equation.3 1415
Определяем
13 EMBED Equation.3 1415 > Qds = 82,89кН 13 EMBED Equation.3 1415 поперечную арматуру принимаем конструктивно dw = 6мм класса A – I с шагом s = 150мм.




















Проектирование фундамента

4.1. Определение геометрических размеров фундамента
Условное расчетное сопротивление грунта 13 EMBED Equation.3 1415.
Материал фундамента – бетон тяжелый B12.5 13 EMBED Equation.3 1415
Арматура класса А–II 13 EMBED Equation.3 1415
Вес единицы объема материала фундамента и грунта на его обрезах 13 EMBED Equation.3 1415.
Расчет выполняем на наиболее опасную комбинацию в сечении 2–1.
Расчетные значения усилий:
13 EMBED Equation.3 1415
Нормативные значения усилий определено делением расчетных усилий на усреднённый коэф. надежности по нагрузке
·n=1,15
13 EMBED Equation.3 1415
Глубину стакана принимаем из условия заделки колонны в стакане фундамента:
13 EMBED Equation.3 1415
d=1,4см – диаметр продольной арматуры колонны.
Принимаем глубину заделки 950мм. Расстояние от дна стакана до подошвы фундамента принято 250мм.
Полная высота фундамента:
13 EMBED Equation.3 1415.
Глубина заложения подошвы фундамента H1 = 1,35м. Отметка верха стакана фундамента –0,150м. Фундамент трехступенчатый, высота ступеней одинаковая 40см.

Предварительно площадь фундамента определяют по формуле:
13 EMBED Equation.3 1415
Назначаем отношение сторон 13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415.
Т.к. нагрузки на фундамент слишком велики, то принимаем размеры фундамента aЧb = 3,6Ч3м. Площадь подошвы фундамента A = 10,8мІ.
Момент сопротивления 13 EMBED Equation.3 1415.
Рабочая высота фундамента из условия прочности на продавливание
13 EMBED Equation.3 1415
где h = 1,3м – высота сечения колонны, bcol = 0,5м – ширина сечения колонны
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415
Полная высота фундамента H = 0,179+0,05 = 0,229м < 1,2м 13 EMBED Equation.3 1415 принятая высота фундамента достаточна.
13 EMBED AutoCAD.Drawing.16 1415
Проверяем, отвечает ли рабочая высота нижней ступени фундамента условию прочности по поперечной силе без поперечного армирования в наклонном сечении 13 EMBED Equation.3 1415.
Для единицы ширины этого сечения b = 100см
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415> 58,2кН 13 EMBED Equation.3 1415 условие удовлетворяется.
Определяем краевое давление на основание.
Изгибающий момент в уровне подошвы 13 EMBED Equation.3 1415
Нормативная нагрузка от веса фундамента и грунта на его обрезах
13 EMBED Equation.3 1415
При условии 13 EMBED Equation.3 1415 < 13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415<1,2R = 264кН/м2
13 EMBED Equation.3 1415> 0

4.2. Расчет арматуры фундамента
Определяем напряжение в грунте под подошвой фундамента в направлении длинной стороны фундамента а без учета веса фундамента и грунта на его уступах от расчетных нагрузок
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415
где 13 EMBED Equation.3 1415

Расчетные изгибающие моменты:
в сечении I-I
13 EMBED Equation.3 1415
в сечении II-II
13 EMBED Equation.3 1415
в сечении III-III
13 EMBED Equation.3 1415
Требуемое сечение арматуры:
13 EMBED Equation.3 1415
Принимаем 16Ш10 A-II с AS = 12,56см2
Процент армирования
13 EMBED Equation.3 1415 > 13 EMBED Equation.3 1415
Арматура, укладываемая параллельно меньшей стороне фундамента, определяется по изгибающему моменту в сечении IV-IV
13 EMBED Equation.3 1415

Требуемое сечение арматуры
13 EMBED Equation.3 141513 EMBED Equation.3 1415 Принимаем 18Ш10 A-II с AS = 14,13см2
Процент армирования
13 EMBED Equation.3 1415 > 13 EMBED Equation.3 1415. Из конструктивных соображений принимаем сетку с размеров ячеек 200Ч200мм. Расчет на трещиностойкость не производился. Список используемых источников
Байков В. Н., Сигалов Э. Е.
Железобетонные конструкции: Общий курс. Учебник для вузов. – 4-е изд., перераб. – М.: Стройиздат, 1985. – 728с., ил.
Мандриков А. П.
Примеры расчета железобетонных конструкций: Учеб. пособие для техникумов.– 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Стройиздат, 1989. – 728с.
Шерешевский И. А.
Конструирование промышленных зданий и сооружений: Учеб. пособие для студентов строит. специальностей вузов.– 3-е изд., перераб. и доп. – Л.: Стройиздат, 1979. – 168с., ил.
4. СНиП 2.03.01–84*. Бетонные и железобетонные конструкции/ Госстрой СССР – М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1989 – 80 с.
5. СНиП II-6-96*. Нагрузки и воздействия/ Госстрой СССР. – М.:ЦИТП Госстроя СССР, 1990.-60с.









13PAGE 15


13PAGE 14815


13PAGE 15


13PAGE 142015








Приложенные файлы

  • doc 11273367
    Размер файла: 1 MB Загрузок: 0

Добавить комментарий