Проектирование железобетонного каркасо одноэтажного промышленного здания - файл n2.doc

Проектирование железобетонного каркасо одноэтажного промышленного здания

Доступные файлы (3):

n1.lir
n2.doc	472kb.	26.04.2010 16:11	скачать
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 = S_сеч * ?_б * ?_f = 0,8 * 0,5 * 2,5 * 1,1 = 1,1 т/м

- верхняя ветвь: q = S_сеч * ?_б * ?_f = 0,6 * 0,5 * 2,5 * 1,1 = 0,825 т/м

б) средние колонны

- нижняя ветвь: q = S_сеч * ?_б * ?_f = 0,8 * 0,5 * 2,5 * 1,1 = 1,1 т/м

- верхняя ветвь: q = S_сеч * ?_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

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

- собственный вес фермы f_св = G_ф/n_узл = 6/9 = 0,67 т

- собственный вес покрытия

f^ср_покр = (q_покр * L * ш) /n_узл = 0,353*18*12/6 = 12,708 т

f^кр_покр = f^ср_покр/2 = 6,354 т

q_покр – 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)

q_сн = S₀ * ш = 0,08 * 12 = 0,96 т/м

Узловая нагрузка на верхние узлы фермы
f^ср_сн = (q_сн * L ) /n_узл = 0,96*18/6 = 2,88 тс

f^кр_сн = f^ср_сн/2 = 1,44 тс
3.3 Крановая нагрузка (загружения 4, 5, 6, 7)

Режим работы крана – 5к

Характеристика крана:

Пролет крана L_кр = 18 – 1,5 = 16,5 м

База крана В = 5,4 т

Расстояние между колоссами крана К = 4,4 м

Общий вес крана G_кр = 13 т

Вес тележки G_т = 2,4 т

Максимальное нормативное давление на одно колесо Р_max,н = 8,5 тс

Минимальное нормативное давление на одно колесо

Р_min,н = (G_кр + Q)/2 - Р_max,н =(13+10)/2 – 8,5 = 3 тс

Расчетные нагрузки на одно колесо

Р_max = 8,5*1,1*0,95 = 8,883 тс

Р_min = 3*1,1*0,95 = 3,135 тс


Рис. 2. Линии влияния опорных реакций подкрановых балок


?у = 0,63 + 1 + 0,37 = 2

D_max = Р_max * ?у * ? = 8,883*2*0,85 = 15,1 тс

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

на крайнюю колонну

М_max = D_max * e₁ = 15,1*0,35 = 5,285 тс

М_min = D_min * e₁ = 5,33*0,35 = 1,866 тс

на среднюю колонну

М_max = D_max * e₂ = 15,1*0,75 = 11,325 тс

М_min = D_min * 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

W_m = W₀ *k*c

q_w = W_m * 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


А_s

Комбинация усилий 1

M = -22,36

N
500

А_s
= 635,61

M_l= -5,32

N
600
_l= 635,61

Так как в этой комбинации присутствует крановая нагрузка, то расчетные сопротивления R_b и R_bt следует вводить с коэффициентом ?_b2 = 1,1

R_b = 1,1 * 8,5 = 9,35 МПа

R_bt = 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 е_а = 0,02 м.

Так как е₀ > е_а, 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 А_s 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 I_s будет:



Условная критическая сила:



Так как

,

то размеры сечения можно не изменять.

Коэффициент ?:



Расстояние

м.

При условии, что А_s = 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 A_s,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 d_fn, м, для районов, где глубина промерзания не превышает 2,5 м.



где М_t - 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.

M_t = 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, d_f м, определяется по формуле

где - нормативная глубина промерзания;

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

k_h = 0,8

d_f = 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 H_f = 83,63 – 3,99∙ 1,65 = 77,05 кН∙м;

где Н_f = 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 h_f = 0,85 м, тогда h_h = 0,85+0,05=0,9 м.

b_h = 0,6 м, h_h = 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 R_S=280 МПа. Требуемое сечение арматуры на 1 погонный метр:


A_s,max = 6,64 см²/пм.

Принимаем 5 Ш14 A-II с A_s =7,695 см²/пм, и 9 Ш14 A-II с A_s =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 A_s =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