Проектирование железобетонного каркасо одноэтажного промышленного здания - файл n2.doc

Проектирование железобетонного каркасо одноэтажного промышленного здания
Скачать все файлы (534.6 kb.)

Доступные файлы (3):
n1.lir
n2.doc472kb.26.04.2010 16:11скачать
n3.dwg

n2.doc





1. Исходные данные



Рисунок 1. Схема рамы каркаса
Пролет L = 18м

Шаг колонн Ш = 12 м

Тип стропильной конструкции – ферма

Грузоподъемность кранов Q = 10 т

Отметка оголовки кранового рельса К = 6,15 м

Город строительства – Чита

Проверяемые сечения – 3-3, 6-6

Условное расчетное сопротивление грунта – 0,44 МПа

Класс бетона для колонн – В15

Класс рабочей арматуры – АIII

2. Компоновка задачи
2.1 Поперечный разрез

2.2 Крайняя колонна


2.3 Средняя колонна

2.4 Ферма



2.5 Подкрановая балка



2.5 Стеновые панели

2.6 Узлы
- схема соединения подкрановой балки с колонной






- схема торцевого фахверка


- схема соединения стропильной конструкции с колонной


3. Сбор нагрузок
3.1 Собственный вес (загружение 1)
1) Колонны

а) крайние колонны

- нижняя ветвь: q = Sсеч * ?б * ?f = 0,8 * 0,5 * 2,5 * 1,1 = 1,1 т/м

- верхняя ветвь: q = Sсеч * ?б * ?f = 0,6 * 0,5 * 2,5 * 1,1 = 0,825 т/м

б) средние колонны

- нижняя ветвь: q = Sсеч * ?б * ?f = 0,8 * 0,5 * 2,5 * 1,1 = 1,1 т/м

- верхняя ветвь: q = Sсеч * ?б * ?f = 0,6 * 0,5 * 2,5 * 1,1 = 0,825 т/м
2) Погонная нагрузка на крайнюю колонну от собственного веса стеновых панелей

qст = ? * 1 * ш * ? * ?f = 0,24 *12* 1,1 * 1,5 = 4,752 т/м
3) Узловая нагрузка на стропильную ферму

- собственный вес фермы fсв = Gф/nузл = 6/9 = 0,67 т

- собственный вес покрытия

fсрпокр = (qпокр * L * ш) /nузл = 0,353*18*12/6 = 12,708 т

fкрпокр = fсрпокр/2 = 6,354 т

qпокр – нагрузка от собственного веса покрытия ( ребристая плита, выравнивающий слой стяжки, пароизоляция, утеплитель, рулонная кровля)
4) Подкрановая балка

- сила действующая на консоль – 5 т

- моменты

М = 5 * 0,35 = 1,75 (на крайнюю колонну)

М = 5 * 0,75 = 3,75 (на среднюю колонну)
3.2 Снеговая нагрузка (загружение 2, загружение 3)

qсн = S0 * ш = 0,08 * 12 = 0,96 т/м

Узловая нагрузка на верхние узлы фермы
fсрсн = (qсн * L ) /nузл = 0,96*18/6 = 2,88 тс

fкрсн = fсрсн/2 = 1,44 тс
3.3 Крановая нагрузка (загружения 4, 5, 6, 7)

Режим работы крана – 5к

Характеристика крана:

Пролет крана Lкр = 18 – 1,5 = 16,5 м

База крана В = 5,4 т

Расстояние между колоссами крана К = 4,4 м

Общий вес крана Gкр = 13 т

Вес тележки Gт = 2,4 т

Максимальное нормативное давление на одно колесо Рmax = 8,5 тс

Минимальное нормативное давление на одно колесо

Рmin = (Gкр + Q)/2 - Рmax =(13+10)/2 – 8,5 = 3 тс

Расчетные нагрузки на одно колесо

Рmax = 8,5*1,1*0,95 = 8,883 тс

Рmin = 3*1,1*0,95 = 3,135 тс


Рис. 2. Линии влияния опорных реакций подкрановых балок


?у = 0,63 + 1 + 0,37 = 2

Dmax = Рmax * ?у * ? = 8,883*2*0,85 = 15,1 тс

Dmin = Рmin * ?у * ? = 3,135*2*0,85 = 5,33 тс
сосредоточенные изгибающие моменты:

на крайнюю колонну

Мmax = Dmax * e1 = 15,1*0,35 = 5,285 тс

Мmin = Dmin * e1 = 5,33*0,35 = 1,866 тс

на среднюю колонну

Мmax = Dmax * e2 = 15,1*0,75 = 11,325 тс

Мmin = Dmin * e2 = 5,33*0,75 = 4 тс

3.4 Тормозная нагрузка (загружения 8, 9, 10, 11)
Горизонтальная нормативная тормозная сила на одно колесо при гибком подвесе груза

Т = Т1 * ?у * ? = 0,32*2*0,85 = 0,544 тс

Т1 = 0,32 тс
3.5 Ветровая нагрузка (загружения 12, 13)

W0 = 0,03 тс/м2

Wm = W0 *k*c

qw = Wm * ш* ?f

На колонну:

q+w = 0,03*0,65*0,8*12*1,4 = 0,262 тс/м

q-w = 0,03*0,65*0,6*12*1,4 = 0,197 тс/м

На ферму:

q+w = 0,03*0,668*0,8*12*1,4 = 0,269 тс/м

q-w = 0,03*0,668*0,6*12*1,4 = 0,202 тс/м

Узловая нагрузка:

W+ = (0,269 + 0,262)*0,9/8 = 0,169 тс

W- = (0,202 + 0,197)*0,9/8 = 0,169 тс

4. Расчетные усилия

Сечение 3-3



Загружение

М, кН*м

N, кН

1

Постоянная (собственный вес)

- 5,32

635,61

2

Снеговая в пролете А-Б

-0,32

0

3

Снеговая в пролете Б-В

-0,63

88,1

4

Ветер слева

2,2

0,04

5

Ветер справа

-1,95

0,06

6

Крановая, Dmax в пролете А-Б по А

2,18

0

7

Крановая, Dmax в пролете А-Б по Б

-16,65

0

8

Крановая, Dmax в пролете Б-В по А

26,44

0

9

Крановая, Dmax в пролете Б-В по Б

25,53

0

10

Тормозная, в пролете А-Б по А

3,38

0

11

Тормозная, в пролете А-Б по Б

3,4

0

12

Тормозная, в пролете Б-В по А

3,4

0

13

Тормозная, в пролете Б-В по Б

3,38

0



Сечение 6-6



Загружение

М, кН*м

N, кН

1

Постоянная (собственный вес)

33,68

973,03

2

Снеговая в пролете А-Б

-0,71

0

3

Снеговая в пролете Б-В

7,38

-88,1

4

Ветер слева

9,14

0

5

Ветер справа

-9,93

0

6

Крановая, Dmax в пролете А-Б по А

4,94

0

7

Крановая, Dmax в пролете А-Б по Б

-37,69

0

8

Крановая, Dmax в пролете Б-В по А

40,81

-54,35

9

Крановая, Dmax в пролете Б-В по Б

3,89

-159,98

10

Тормозная, в пролете А-Б по А

7,65

0

11

Тормозная, в пролете А-Б по Б

7,7

0

12

Тормозная, в пролете Б-В по А

7,7

0

13

Тормозная, в пролете Б-В по Б

15,71

0


Расчетные сочетания усилий


Сечение

Усилие

РСУ

первое сочетание

второе сочетание

Мmax , Nсоотв

Мmin , Nсоотв

Nmax , Mсоотв

Мmax , Nсоотв

Мmin , Nсоотв

Nmax , Mсоотв

3-3

№ загр

1+(6+8+10+12)*0,7

1+(7+11)* 0,85

1+3

(1+4+(6+8+ 10+12)*0,7)*0,9

(1+2+3+5+(7+11)*0,85)* 0,9

(1+3)*0,9

M

19,46

-22,36

-5,95

19,49

-22,74

-5,95

N

635,61

635,61

723,71

572,1

651,39

723,71

Ml

-

-5,32

-

-

-5,58

-

Nl

-

635,61

-

-

659,4

-

6-6

№ загр

1+(6+8+10+12)*0,7

1+(7+11)* 0,85

1+(9+12)* 0,85

(1+3+4+(6+8+10+12)*0,7)*0,9

(1+2+5+(7+11)*0,85)* 0,9

(1+3+(9+13)*0,85)*0,9

M

76,45

-4,9

45,53

83,63

-13,99

51,95

N

1011,1

973,03

1109

989,3

875,73

1077,4

Ml

33,68

-

-

35,67

-

-

Nl

973,03

-

-

996,82

-

-


5. Расчет колонны


Аs

Комбинация усилий 1

M = -22,36

N
500

Аs
= 635,61

Ml= -5,32

N
600
l= 635,61

Так как в этой комбинации присутствует крановая нагрузка, то расчетные сопротивления Rb и Rbt следует вводить с коэффициентом ?b2 = 1,1

Rb = 1,1 * 8,5 = 9,35 МПа

Rbt = 1,1 * 0,75 = 0,825 МПа

а) в плоскости изгиба:

при учете крановой нагрузки l0 = 2 ∙ H1 = 2 ∙ 3,8 = 7,6 м (сечение III-III: комбинации усилий 1, 3, 4, 5);

без учета нагрузки от кранов l0 = 2,5 ∙ H1 = 2,5 ∙ 3,8 = 9,5 м (сечение III-III: комбинации усилий 2);

б) из плоскости изгиба:

при наличии связей в плоскости продольного ряда колонн:

l0 = 1,5 ∙ H1 = 1,5 ∙ 3,8 = 5,7 м
Эксцентриситет продольной силы е0 = М/N = 22,36/635,61 = 0,035 м

Определяем случайный эксцентриситет из следующих условий:

м; м;

Принимаем большее значение еа = 0,02 м.

Так как е0 > еа, случайный эксцентриситет не учитываем.

Вычисляем:

м – радиус инерции сечения;

- гибкость верхней части колонны (необходимо учитывать влияние прогиба элемента на его прочность):




.

Определяем коэффициент ?l, принимая ? = 1 и вычислим изгибающие моменты, определенные относительно оси ветви:

кН∙м;

кН∙м.

Следовательно, коэффициент, учитывающий влияние длительного действия нагрузки на прогиб элемента в предельном состоянии равен

;

.

Момент инерции сечения колонны:

м4.

Принимаем в первом приближении арматуру Аs и А’s по минимальному проценту армирования.

Так как 35 < ? < 83,

- минимальный коэффициент армирования

и, следовательно,



Приведенный момент инерции площади сечения арматуры относительно центра тяжести бетонного сечения Is будет:



Условная критическая сила:



Так как

,

то размеры сечения можно не изменять.

Коэффициент ?:



Расстояние

м.

При условии, что Аs = A’s, определяем площадь сечения арматуры сжатой зоны по формуле:





ы





МПа, МПа

,

Следовательно
, арматура в сжатой и растянутой зоне по расчету не нужна, поэтому ее сечение назначаем в соответствии с конструктивными требованиями:

.

Принимаем 3 Ш 16 А-III с As,fact = 6,03 см2.
Расчет из плоскости изгиба

За высоту сечения принимаем его размер из плоскости изгиба, т.е. h = 0,5 м. Расчетная длина надкрановой части колонны из плоскости изгиба:

l0 = 1,5 ∙ H1 = 1,5 ∙ 3,8 = 5,7 м.

Так как гибкость не превышает ту же величину в плоскости изгиба (), то расчет надкрановой части колонны на устойчивость из плоскости изгиба можно не выполнять.

6. Расчет и конструирование железобетонного фундамента под колонну по оси В.
R0 = 230 кПа – условное расчетное сопротивление грунта

Средний удельный вес фундамента и грунта на его уступах ?m = 20 кН/м3.

Нормативная глубина сезонного промерзания грунта dfn, м, для районов, где глубина промерзания не превышает 2,5 м.



где Мt - безразмерный коэффициент, численно равный сумме абсолютных значений среднемесячных отрицательных температур за зиму в данном районе, принимаемых по СНиП по строительной климатологии и геофизике, а при отсутствии в них данных для конкретного пункта или района строительства - по результатам наблюдений гидрометеорологической станции, находящейся в аналогичных условиях с районом строительства;

d0 - величина, принимаемая равной, м, для: суглинков и глин - 0,23; супесей, песков мелких и пылеватых - 0,28; песков гравелистых, крупных и средней крупности - 0,30; крупнообломочных грунтов - 0,34.

Примем d0 = 0,23 м.

Mt = 14,3+23,5+26,2+22,2+11,1=97,3 (на основании СНиП 23-01-99* «Строительная климатология» для Читы);

м

Расчетная глубина сезонного промерзания грунта, df м, определяется по формуле

где - нормативная глубина промерзания;

- коэффициент, учитывающий влияние теплового режима сооружения, принимаемый по табл.1 СНиП 2.02.01-83*;

kh = 0,8

df = 0,8∙2,13=1,7 м.

Примем глубину заложения фундамента h = 1,8 м.
При ?f = 1

M6 = +83,63кН∙м;

N6 = 983,3 кН;

Q = -3,99 кН.

Расчет усилия в уровне подошвы:

При ?f = 1

M = M6 + Q Hf = 83,63 – 3,99∙ 1,65 = 77,05 кН∙м;

где Нf = h – 0,15 = 1,8 – 0,15 = 1,65 м , высота фундамента.

N = 983,3 кН;

Определение размеров подошвы

?f = 1




Вводим понятие



l = 3,0 м; b = 1,8 м.





Условия выполняются, размеры подошвы фундамента удовлетворяют условиям.
Расчет и конструирование тела фундамента
Размеры подколонника



Принимаем две ступени

h1 = h2 = 300 мм.

Высота подколонника:



Глубина стакана (анкеровка арматуры колонны):





Принимаем hf = 0,85 м, тогда hh = 0,85+0,05=0,9 м.

bh = 0,6 м, hh = 0,9 м.

Размеры ступеней в плане

Так как

а=0,08 м – высота защитного слоя

Для первой ступени:

Для второй ступени:

Для подколонника: м

?1 = 3,

то см –для первой ступени;

см – для второй ступени.

Расчет на продавливание


Следовательно, фундамент низкий.

Проверяем условие



Принимаем ? = 1.

Рабочая высота для стакана .

Средняя ширина пирамиды продавливания











Условие выполняется.

Расчет на раскалывание


Условие выполняется.
Расчет арматуры подошвы фундамента

Определяют напряжение в грунте под подошвой фундамента в направлении длинной стороны l без учета веса фундамента и грунта на его уступах от расчетных нагрузок в уровне подошвы:


Расчетные изгибающие моменты:



Принимаем арматуру класса АII, расчетное сопротивление RS=280 МПа. Требуемое сечение арматуры на 1 погонный метр:


As,max = 6,64 см2/пм.

Принимаем 5 Ш14 A-II с As =7,695 см2/пм, и 9 Ш14 A-II с As =13,851 см2 с шагом 20 см на всю ширину фундамента.

Арматура, укладываемая вдоль меньшей стороне фундамента, определяется по среднему давлению на грунт:





Требуемая площадь сечения арматуры вдоль короткой стороны фундамента:



В соответствии с конструктивными требованиями принимаем на 1 м длины 5 Ш10 A-II с As =3,93 см2 с шагом 20 см.

Список литературы

  1. Байков В.Н., Сигалов Э.Е. Железобетонные конструкции: Общий курс. – М.: Стройиздат, 1991 – 767 с.

  2. СНиП 2.03.01-84*. Бетонные и железобетонные конструкции. – М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1992.

  3. СНиП 2.01.7-85*. Нагрузки и воздействия (с изм. от 29 мая 2009 года № 45, поправка 2004) . – М.: ЦИТП Госстроя СССР, 2004.

  4. СП 50-101-2004. Проектирование и устройство оснований и фундаментов зданий и сооружений/ Госстрой России.- М.: ГУП ЦПП, 2004.

  5. СНиП 23-01-99*. Строительная климатология/ Госстрой России.- М.: ГУП ЦПП, 2003.

  6. Сонин С.А. Расчет и конструирование внецентренно сжатых железобетонных элементов: Учебное пособие для самостоятельной работы студентов при курсовом проектировании. – Челябинск: Изд-во ЮУрГУ, 2004 – 49 с.


Содержание


Учебный текст
© perviydoc.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации