Главная Коллекция "Revolution" Строительство и архитектура Проектирование промышленного здания

Проектирование промышленного здания

Компоновка конструктивной схемы здания и предварительное назначение сечений элементов каркаса. Конструктивные особенности фундаментов. Определение нагрузки на верх колонны и расчет армирования колонны. Расчет преднапряженной ребристой плиты перекрытия.

Рубрика Строительство и архитектура
Вид курсовая работа
Язык русский
Дата добавления 17.12.2014
Размер файла 366,0 K
рефераты на заказ со скидкой

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Объектом проектирования является прямоугольное в плане многоэтажное здание промышленного назначения. Требуется запроектировать основные несущие железобетонные конструкции здания в сборном варианте - столбчатого фундамента стаканного типа, колонну первого этажа с консолями, ригель (крайний левый пролет) и преднапряженную ребристую плиту перекрытия по первой и второй группам предельных состояний.

Исходные данные:

Временная нагрузка на перекрытие кН…………………………19

Ширина здания, м………………………………………...………18

Длина здания, м …………………………………………..…….30,6

Количество этажей…………………………………………………3

Высота этажа, м ………………………………………….………..6

Снеговая нагрузка, кН/м2 ………………………………….…….2,5

Условное расчетное сопротивление грунта, МПа ……………0,29

1. Компоновка конструктивной схемы здания и предварительное назначение сечений элементов каркаса

Балочные сборные перекрытия представляют собой систему балок (ригелей), расположенных в одном (продольном или поперечном) или в двух направлениях и опирающихся на них плит перекрытий.

Выполним компоновку конструктивной схемы здания. Примем поперечное расположение ригелей. Определим длину ригеля: 18/3=6 м.

Определяем длину плиты: Определим длину плиты: 30,6/5=6,12 м. Поскольку длина плиты может изменяться - от 5,8 до 6,2 то принимаем длину плиты - 6,2 м. при такой длине плиты длина здания- 31м.

В итоге получили трехпролетное здание при сетке колонн с размерами в плане 66,2 м. м (рис 1а.рис 2).

Назначим предварительные размеры сечений элементов каркаса.

Условно считая временную нагрузку в 19 кН/м2 большой, принимаем сечение колонны (рис.1.б) 5050 см.

Поперечное сечение ригеля выбираем прямоугольным (рис. 1.в) с высотой . Поскольку , то выбираем значение, кратным 50 мм и принимаем .

Ширина ригеля 225/300 выбирая значение не менее 200, кратное 50 мм получаем .

Исходя из размеров ригеля и колонны, выбираем размеры плиты: ребристая плита свыше 6 м, принимаем ширину плиты (рис.3), высоту ребра , толщину плиты . Длину опирания на кирпич 120 мм.

2. Определение нагрузок на строительные конструкции

В зависимости от продолжительности действия нагрузки подразделяются на постоянные и временные. Постоянные нагрузки представлены собственным весом железобетонных конструкций, а также весом пола и кровли. Вес 1 м3 железобетона в курсовой работе принимается равным .

Расчетные нагрузки определяются умножением нормативной нагрузки на коэффициент надежности, т.е.

,

где - нормативная нагрузка.

pп=(bf*hf+2*h*((0.1+0.08)/2)*1 ? =3.9 kH

(для плиты размеры оснований ребер приняты 100 мм и 80 мм).

pk=hk2•1? = 0,52*25=6,25 кН

Вес колонны Рк= pk*hэт=6,25*6=37,5 kH

Вес ригеля Рр= pр*lp=5,625*6=33,75 kH

Вес 1 м2 плиты Рп= pп/В=3,9/1,2=3,25 kH

pр=hp*bp*1 ? =0,75*0,3*25=5.625 kH

Определим нагрузки на покрытие (табл.1)

Вид нагрузки

Нормативная нагрузка Н/М2

Коэффициент надежности по нагрузке

Расчетная нагрузка

Постоянная нагрузка

Железобетонная ребристая плита покрытия размером в плане 3х12 м с учетом заливки швов

2050

1,1

2255

Обмазочная пароизоляция

50

1,3

65

Утеплитель (готовые плиты)

400

1,2

480

Асфальтовые стяжки толщиной 2 см

350

1,3

455

Рулонный ковер

150

1,3

195

Итого ?1

3000

 

3450

Снеговая нагрузка S

2500

1,4

3500

Итого ?1+S

5500

6950

Вид нагрузки

Нормативная нагрузка Н/М2

Коэффициент

надежности по

нагрузке ?f

Расчет нагрузки Н/М2

Постоянная нагрузка

Керамическая плитка толщиной 13 мм c ? =18 кН/м3

234

1,2

281

Цементно-песчаная стяжка толщиной 15 мм и ?? =18 кН/м3

270

1,3

351

Железобетонная ребристая плита, Рn

3250

1,1

3575

Итого ?2

3754

 

4207

Временная нагрузка на перекрытие v

19000

1,2

22800

Итого ?2+ v

22754

 

27007

3. Расчет фундамента по колонну

3.1 Конструктивные особенности фундаментов

Фундаментом называют подземную часть здания, предназначенную для передачи нагрузки от массы сооружения на основание. В зависимости от назначения и конструктивных особенностей фундаменты подразделяются на две группы: фундаменты неглубокого заложения, возводимые в открытых котлованах на естественном основании, и специальные (глубокого заложения и свайные). Наибольшее распространение в промышленном и гражданском строительстве нашли фундаменты неглубокого заложения. Они бывают трех типов: отдельные - под каждой колонной, ленточные - под рядами колонн в одном или двух направлениях или стенами, сплошные - под всем сооружением. Тип фундамента выбирают, исходя из его стоимости, расхода материалов и трудоемкости с учетом эксплуатационных и конструктивных требований.

3.2 Определение нагрузок на фундамент

Фундамент рассчитывается на действие нагрузки, передаваемой колонной, и нагрузки от собственного веса фундамента и грунта, находящегося на его уступах.

Одиночный фундамент воспринимает нагрузку, которая собирается с грузовой площадки с площадью

Fпл=lp*lп=6*6,2=37,2 м2

Тогда значение сжимающего усилия на фундамент определяется по формуле

Nф=(q1+S)*Fпл+ (q2+v)* Fпл*nэт+Рр* nэт+ Рк* nэт=6,95*37,2+27007*32,7*3+33,75*3+37,5*3=

3486,2712 kH

Расчетная нагрузка на фундамент подсчитывается как

Nрасч=Nф*yn/yf=3486,2712 *0.95/1.15=2879.96 kH

yn=0.95 yf=1.15

3.3 Определение площади подошвы фундамента

Размеры подошвы фундамента назначают, рассчитывая основание по несущей способности и по деформациям. Расчет выполняют на действие усилия .

Размеры подошвы центрально нагруженного фундамента определяются из условия

A=Nрасч/Rосн-ym*Hф=2879,96*103/0,29*106*18*1,5=10,95 м2

Центрально нагруженные фундаменты принимают квадратными в плане:

a=b=A1/2=3,3333333 м

Площадь подошвы фундамента принимают после установления конструктивного размера = 3,6 м

Аф=аф2=12,96 м2

При этом давление на грунт от расчетной нагрузки

Р= Nрасч/Аф=28 79,96*103/12,96=222,21*103 Н/м2

3.4 Определение высоты фундамента

Минимальную высоту плитной части фундамента из условий недопущения продавливания его колонной по поверхности пирамиды при действии расчётной нагрузки определяют по формуле:

Бетон В 15 Сопротивление осевому сжатию Rb=8,5 MПа, осевому растяжению Rbt=0,75 MПа.

h0 =-hк/2+0,5( Nрасч/(Rbt+P))1/2

h0=-0,25+0,5(2879,96/972,21)1/2=0,61 м

Таким образом, полная высота фундамента будет

H=h0+a=0,61+0,04=0,65 м

a=0,4 м

c=0,5*(aф-hк-2* h0)=0,94 м

окончательная высота плитной части фундамента фундамент имеет две ступени высота стакана фундамента

hст=(1…1,5)*hк=0,75 м

Полезную высоту нижней ступени принимают из условия

=0,17 м=17 см =0,3м.(принята)

3.5 Расчет арматуры в подошве фундамента

Расстояния от края фундамента до сечения и высоты сечений:

Сечение 1-1 l1=hs=0,3 м h01= hs-a=0,3-0,04=0,26 м

Сечение 2-2 l2=2hs=0,6 м h02= 2hs-a=0,6-0,04=0,56 м

Сечение 3-3 l3=(аф-hk)/2=1,55 м h03= Hф- a- hст =1,5-0,04-0,75=0,71 м

Изгибающий моменты в сечениях:

M =P*aф*l2/2

M1 =P*aф*l12/2=35,99*103 H*м

M2 =P*aф*l22/2=143,99*103 H*м

M3 =P*aф*l32/2=960,9*103 H*м

Площадь сечения арматуры:

Арматура А-3 диаметр 10-40 мм,

Rs=365 Rsw=290 Rsc=365 Rr=390

As1=M1/0,9*h01*Rs=

35,99*103/0,9*0,26*365*106=4,2 см2

As2=M2/0,9*h02*Rs=143,99*103/0,9*0,56*365*106=7,8 см2

As3=M3/0,9*h03*Rs=960,9*103 /0,9*0.71*365*106=41,1 см2

Выбираем 7 стержней диаметром 28 мм

As=43,1 см2

Шаг стержней принимаем 200 мм.

Процент армирования:

µi= As1/ai* h0i*100%

µ1=43,1 *10-3/3,6*0,26*100%=2,5*10-3=0,25%

µ2=43,1 *10-3/3 *0,56*100%=2,5*10-3=0,25%

µ3=43,1 *10-3/2,4 *0,71 *100%=4,6*10-3=0,46%

где

ai - ширина фундамента в сечении i - i :

a1= aф=3,6 м

a2=aф -2hs=3,6-2*0,3=3 м

a3=aф-4hs=3,6-4*0,3=2,4 м

все µi >0,1%, следовательно количество принятой арматуры принято правильно.

Принятая конструкция фундамента приведена на рис. 4.

4. Расчет железобетонной колонны

4.1 Расчетно-конструктивная схема

Колонны первого этажа рассматриваются как стойки с жестким защемлением в фундаменте и шарнирно-неподвижным закреплением в уровне междуэтажного перекрытия. Расчетная длина для такой схемы закрепления принимается от обреза фундамента до оси ригеля с коэффициентом 0,7:

lk=(hэт+0,15)=4,3 м <20hk.

В сжатых железобетонных элементах сложно добиться центрального сжатия вследствие несовершенства геометрических форм колонн, особенности опирания на них конструкций, неточности постановки арматуры, неоднородности бетона и т.п., поэтому колонны рассчитываются по несущей способности (первая группа предельных состояний) как сжатые элементы со случайным эксцентриситетом . По нормам принимается равным большему из двух значений: 1/600 длины элемента , 1/30 ширины сечения , но не менее 10 мм. В дальнейшем наличие случайного эксцентриситета (при симметричном армировании сечения и отношении ) не влияет на расчет.

Для поддержки ригелей в колоннах используются консоли. Стык ригеля с колонной предусматривается жестким. Ввиду того, что жесткость ригеля выше жесткости колонн, влияние изгибающих моментов на несущую способность колонн незначительно.

4.2 Расчет армирования колонны

Нагрузка на верх колонны определяется аналогично нагрузке на фундамент:

Nф=(q1+S)*Fпл+(q2+v)*Fпл*(nэт-1)+Рр*(nэт-1)+Рк*)nэт-1)=6,95*37,2+27007*

32,7*2+33,75*2+37,5*2=2410,36 kH

=2410,36*0,95=2289,84 kH

где - коэффициент надежности по ответственности зданий.

Подбор арматуры колонны ведется методом последовательных приближений по следующему алгоритму:

Из опыта проектирования принимается значение коэффициента армирования (таб 2) в зависимости от гибкости колонны , где для квадратной колонны :

=0,89+2(0,89-0,89)*4,3<=4=0,89

4. Вычисляется требуемая площадь сечения арматуры по формуле

=-0,003

где - площадь сечения колонны.

Получается , то устанавливают 4 стержня16мм - колонна армируется конструктивно.

5. Проверяют действительный процент армирования:

=8,04/0,52=0,3%

находится в пределах от до 3%, то на этом подбор продольной арматуры колонны заканчивается. Оставляем hk=50 см.

6. Назначают диаметр поперечных стержней по условию свариваемости:

=16*0,25=4мм.

7. Назначают шаг поперечных стержней : =20*16=320мм.

Принимаем Sk=300 мм

Стержни продольной арматуры располагаются у граней колонны с защитным слоем бетона =20 мм

4.3 Расчет армирования консоли колонны

Для опирания ригелей балочных перекрытий в колоннах предусматривают короткие консоли, скошенные под углом 45. Консоль колонны изготавливается из тех же материалов, что и колонна. Проектирование консоли состоит в выборе размеров ее бетонного сечения, проверке их расчетом, подборе растянутой арматуры, выборе типа и количества хомутов.

- монтажный зазор между торцом ригеля и колонной, - ширина ригеля; - коэффициент условий работы для стадии эксплуатации.

=502,3 kH

Минимальный вылет колонны, при котором не произойдет смятия бетона под опорой ригеля вычисляется по формуле

=0,159 м. Кратно 5 мм, принимаем равной 20 мм.

Полную высоту =40 мм.

Рабочая высота =0,37 м, где - защитный слой бетона.

Консоль считается короткой .

=0,15 м =477,18 kH =89,47 kH*м

1. Определяется безразмерный коэффициент

=0,142

2.Определяется значение коэффициента .

=0,925-(0,925-0,92)/(0,147-0,139)*(0,147-0,142)=0,921

3. Вычисляется необходимая площадь рабочей арматуры по формуле:

=7,1 см2

4.Принимаем 2 стержня по 22 мм As=7,6 см2.

5. Диаметр поперечной арматуры определяется по условиям свариваемости. Принимаем 6 мм.

6. При высоте консоли рекомендуется армировать ее горизонтальными хомутами с шагом =100 мм.

7. Проверяется рабочая высота сечения из условия прочности бетонного сечения без развития наклонных трещин:

=0,368 м

поскольку h0=37 см > этой величины, оставляем рабочую высоту сечения h0=37 см

Принятая конструкция колонны приведена на рис. 5.

5. Расчет неразрезного ригеля

5.1 Расчетно-конструктивная схема

Ригель представляет собой прямоугольную балку, на которую опираются перекрытия или другие железобетонные конструкции. По форме сечения наибольшее распространение получили ригели прямоугольного и таврового сечения. Форма поперечного сечения ригеля назначается в зависимости от способа опирания на него панелей.

5.2 Уточнение размеров поперечного сечения

Бетон В40 А3-рабочая арматура А1-3 поперечная арматура

Rb=22 MПа Rbt=1,4 MПа Rs=365 MПа

постоянная нагрузка на ригель

временная нагрузка на ригель

Моменты и поперечные силы для разных видов загружения:

постоянная нагрузка

временная нагрузка в первом и третьем пролетах

временная нагрузка в первом и втором пролетах

Наиболее неблагоприятные сочетания

для M1 - q+v13

для MB - q+v12

для QB - q+v12

максимальный изгибающий момент у граней колонн.

расчетная высота сечения

а= 3 см. защитный слой бетона

условие выполняется, оставляем прежние сечение

5.3 Расчет продольной арматуры

нижняя арматура

выбираем 2 ряда продольных стержней нижние диаметром 32 мм, верхние диаметром 32 мм см2.

А=75*30=2250 см2

Процент армирования находится в пределах от 0.1 до 1.5..2.0 % останавливаемся на выбранном армировании.

Верхняя арматура

выбираем 2 ряда продольных стержней нижние диаметром 32 мм, верхние диаметром 32 мм см2.

А=75*30=2250 см2

Процент армирования находится в пределах от 0.1 до 1.5..2.0 % останавливаемся на выбранном армировании.

5.4 Расчет поперечной арматуры

из условий свариваемости принимаем диаметр поперечной арматуры 10 мм

площадь поперечного сечения

По конструктивным требованиям шаг поперечных стержней

принимаемый шаг в приоритетной зоне

принимаем шаг в середине пролета.

Проверяем условие образования трещины:

условие |Q|<Qbmin не выполняется, следовательно, поперечная арматура необходима по расчету.

Расчет железобетонных элементов на действие поперечной силы для обеспечения прочности по наклонной полосе между наклонными трещинами должен производиться из условия:

Условие выполняется, оставляем сечения прежним.

погонное усилие воспринимаемое поперечными стержнями.

условие qsw>=Qbmin/2h0 выполняется, оставляем шаг поперечных стержней в приопорной зоне S1=200 мм

условие выполняется.

условие выполняется

поскольку получили c0>c, принимаем c0=c

Проверяем условие прочности сечения вблизи опоры B:

Получили Q<Qb+Qsw, следовательно, прочность сечения обеспечена.

Проверяем условие прочности сечения в пролете:

условие S2=0.5м<Smax не выполняется, меняем шаг поперечных стержней в середине пролета

S2=0.4 м =100.59

Получили Q>Qb+Qsw меняем шаг

S2=0.3 м =134.1

Q<Qb+Qsw выполняется, оставляем шаг поперечных стержней в середине пролета 0.3 м.

Принятая конструкция неразрезного ригеля приведена на рис. 6.

6. Расчет преднапряженной ребристой плиты

6.1 Расчетно-конструктивная схема

колонна фундамент армирование нагрузка

Ригель представляет собой прямоугольную балку, на которую опираются перекрытия или другие железобетонные конструкции. По форме сечения наибольшее распространение получили ригели прямоугольного и таврового сечения. Форма поперечного сечения ригеля назначается в зависимости от способа опирания на него панелей.

При возведении крупных или сложных в архитектурном плане зданий, используются сборные железобетонные ригели, они способны выдерживать значительные нагрузки и позволяют возводить каркас нужных форм и размеров.

В курсовой работе ригель представляет собой неразрезную многопролетную конструкцию с шарнирным опиранием концов на несущие стены здания (рис. 6.1).

Примем для плиты бетон класса В30, арматуру для полки класса BpI, преднапряженную арматуру ребер класса А-V

6.2 Уточнение размеров поперечного сечения

расчетный пролет плиты

расчетная нагрузка на плиту

a=1 см в=1 см

полезная высота сечения

77

характеристика сжатой зоны бетона

Получаем ??<??R высоту полки можно не увеличивать

Выбираем 5 стержней d=4 мм. As=0.63 см2.

Шаг 120 мм., сетку заводим на полку на расстоянии 240 мм.

6.3 Расчет ребристой плиты по нормальным сечениям

расчетный пролет плиты

нагрузка на 1 п.м. плиты момент от расчетной нагрузки

средняя ширина продольных ребер

а=4см защитный слой бетона

расчетная высота сечения

предельный момент, воспринимаемый полкой

Поскольку Mрасч<M, нейтральная линия проходит в полке. Расчет ведем как для прямоугольного сечения шириной bf1

x<hf=0.07 - нейтральная линия проходит в пределах полки

?=0.727

Получаем ??<??R

выбираем 2 стержня диаметром 20 мм Asp = 6.28cm2

6.4 Определение геометрических характеристик приведенного сечения

=32.5 ГПа

площадь полки приведенного сечения

площадь ребра

площадь приведенного сечения

статический момент площади приведенного сечения.

расстояние от нижней грани до центра тяжести

Момент инерции приведенного сечения относительно его центра тяжести:

момент сопротивления по нижней зоне

момент сопротивления по верхней зоне

расстояние до верхней ядровой точки

расстояние до нижней ядровой точки

6.5 Определение потерь предварительного напряжения арматуры

первые потери

от релаксации напряжений

класс бетона

передаточная прочность бетона

усилие обжатия бетона

эксцентриситет приложения усилий в преднапряженной арматуре

<0,8 - оставляем принятую передаточную прочность бетона

от быстронатекающей ползучести

первые потери

сила обжатия с учетом первых потерь

вторые потери

от усадки бетона

от ползучести бетона

вторые потери

полные потери

сила обжатия с учетом всех потерь

6.6 Расчет плиты по сечению, наклонному к продольной оси

максимальная поперечная сила от расчетной нагрузки

условие Qрасч<Qbmax выполняется

длинна проекции максимального опасного сечения

поперечная сила на расстоянии с от опоры

коэффициент, учитывающий влияние продольных сил

условие Q<полученного значения выполняется, поперечная арматура устанавливается конструктивно.

из условия свариваемости выбираем диаметр поперечных стержней 5 мм

площадь поперечного сечения стержней каркаса

выбираем шаг поперечных стержней в приопорной зоне 150 мм

выбираем шаг поперечных стержней в середине пролета 300 мм.

Определяем момент, воспринимаемый бетоном сжатой зоны:

=8.04*104 м*Н

где - коэффициент, учитывающий влияние вида бетона (для тяжелого бетона ); - коэффициент, учитывающий влияние свесов сжатой полки (при двух ребрах)

.

При этом принимается, что

;

Определяем погонное усилие, воспринимаемое хомутами:

=6.794*104 Н/м

При этом необходимым условием расстановки поперечной арматуры является

=6.03 *104 Н

для тяжелого бетона.

условие не выполняется, необходимо уменьшить шаг поперечных стержней 1=120 мм

=8.49*104 Н/м

условие выполняется.

Кроме того, необходимо выполнение условия

=0.73 м

Длина проекции наклонной трещины на продольную ось элемента:

=1.08 м

расстояние до опасного наклонного сечения:

1.77 м

Значение принимается из условий и не выполняется, принимаем с0=2h0=0.72 м

Поперечная сила, воспринимаемая бетоном сжатой зоны:

поперечная сила, воспринимаемая поперечными стержнями:

=4.89*104 Н

Назначение армирования проверяется условием:

=9.43*104 Н выполняется, следовательно, прочность наклонного сечения обеспечена

Расчет плиты по предельным состояниям второй группы

полная нормативная нагрузка на перекрытие

момент от полной нормативной нагрузки

ядровый момент усилия обжатия

предельный момент перед образованием трещин поскольку Mн>Mcrc, то трещины образуются

6.7 Расчет по раскрытию трещин, нормальных к продольной оси

коэффициент армирования сечения продольной арматурой

коэффициент, учитывающий длительность действия нагрузки

плечо внутренней пары сил

эксцентриситет силы обжатия

момент сопротивления сечения по растянутой арматуре

ширина раскрытия трещин

Получили меньше нормальной величины 0.3 мм.

Принятая конструкция плиты приведена на рис. 7.1, эквивалентное сечение - на рис. 7.2.

Размещено на Allbest.ru

...

Подобные документы

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.

© 2000 — 2023, ООО «Олбест» Все права защищены