Фундаментные балки

Размещено на http://www.allbest.ru/

Оглавление

Введение

1. Архитектурно-планировочная часть

1.1 Объемно-планировочное решение

1.2 Фундаменты

1.3 Фундаментные балки

1.4 Колонны

1.5 Подкрановые балки

1.6 Стропильные конструкции

1.7 Стены

1.8 Остекление

1.9 Крыша

1.10 Связи

1.11 Ворота

2. Расчетно-конструктивная часть

2.1 Сбор нагрузок

2.2 Расчет стропильной балки

2.3 Расчет колонны

Библиографический список

фундамент балка колонна нагрузка

Введение

Здания и сооружения играют важную роль в жизни современного общества. Можно утверждать, что уровень цивилизации, развитие науки, культуры и производства в значительной мере определяются количеством и качеством построенных зданий и сооружений.

Каждое здание или сооружение представляет собой сложный и дорогостоящий объект, состоящий из многих конструктивных элементов, систем инженерного оборудования, выполняющих вполне определенные функции и обладающих установленными эксплуатационными качествами.

Проектируемые и возводимые здания, согласно определяющим эксплуатационным требованиям, должны:

а) обладать высокой надежностью, т. е. выполнять заданные им функции в определенных условиях эксплуатации в течение заданного времени, при сохранении значений своих основных параметров в установленных пределах;

б) быть удобными и безопасными в эксплуатации, что достигается рациональными планировкой помещений и расположением входов, лестниц, лифтов, средств пожаротушения, причем для ремонта и замены крупногабаритного технологического оборудования в зданиях должны быть предусмотрены люки, проемы и крепления;

в) быть удобными и простыми в техническом обслуживании и ремонте, т. е. позволять осуществлять его на возможно большем числе участков, иметь удобные подходы к конструкциям, вводам инженерных сетей без демонтажа и разборки для осмотров и обслуживания с предельно низкими затратами на вспомогательные операции, должны позволять применять передовые методы труда, современные средства автоматизации и механизации, сборно-разборные устройства для обслуживания труднодоступных конструкций, а также иметь приспособления для крепления люлек, источники тока и др.;

г) быть ремонт пригодными, т. е. их конструкции должны быть приспособлены к выполнению всех видов технического обслуживания и ремонта без разрушения смежных элементов и с минимальными затратами труда, времени, материалов;

д) иметь максимально возможный и близкий эквивалентный для всех конструкций межремонтный срок службы;

е) быть экономичными в процессе эксплуатации, что достигается применением материалов и конструкций с повышенным сроком службы, а также минимальными затратами на отопление, вентиляцию, кондиционирование, освещение и водоснабжение;

Промышленные здания - универсальные конструкции, основным несущим элементом которых является высокопрочный каркас. Промышленные здания предназначены для размещения заводских и служебных помещений, обеспечивающих необходимые условия труда и эксплуатацию оборудования. Основное их преимущество - возможность использования там, где нельзя строить постоянные объекты. Они могут эксплуатироваться как отдельно, так и в сочетании с несколькими зданиями, создавая при этом комплекс.

Промышленные здания могут быть изготовлены по схемам заказчика и комплектоваться дополнительным оборудованием. Стоимость каждого промышленного здания рассчитывается индивидуально, в зависимости от комплектации здания инженерными коммуникациями, вида наружной и внутренней отделки, количества внутренних перегородок, площади остекления и т.д.

Современные промышленные здания независимо от их этажности, как правило, являются зданиями каркасного типа с железобетонным, стальным или смешанным несущим каркасом. Выбор типа каркаса определяется условиями производства и соображениями экономии основных строительных материалов, а также классом капитальности здания.



1. Архитектурно-планировочная часть

1.1 Объемно-планировочное решение

Данный объект относится к одноэтажным промышленным зданиям для предприятий машиностроения и имеет следующие параметры:

а) длина здания - 48 м;

б) шаг колонн 6 м;

в) два пролета шириной, 18 м;

г) высота здания 9,6м;

д) максимальная высотная отметка 14 м;

е) навесное оборудование: один мостовой кран грузоподъемностью 15т.

Данное здание состоит из следующих конструктивных элементов: столбчатые, монолитные фундаментные блоки, железобетонные фундаментные балки, стальные колонны сварные, стальные подкрановые балки сварные, стропильные балки, стальные фермы, стеновые панели из керамзитобетона, панели остекления.

Так как грузоподъемность мостового крана меньше 50т. привязка колонн принимается нулевая. В торцах здания через каждые 6000 мм расположены фахверковые колонны для крепления стеновых панелей. Высота фахверковой колонны принимается на 100 мм меньше высоты остальных колонн. В углах здания основные колонны сдвигаются на 500 мм для пропуска фахверковых колонн. В торцах каждого из пролетов устанавливаются противопожарные ворота размерами 3600х4200 (мм).

1.2 Фундаменты

Фундаменты - это подземная часть здания, которая воспринимает все нагрузки от здания и передает их на основание.

Классификация фундаментов

а) по способу возведения подразделяются на:

1) сборные;

2) монолитные.

б) по материалу:

1) бутовые;

2) бетонные;

3) бутобетонные;

4) железобетонные.

в) по конструкции:

1) ленточные;

2) столбчатые;

3) свайные;

4) сплошные.

Глубина заложения фундамента - это расстояние от планировочной отметки земли до подошвы фундамента.

В данном проекте используются монолитные железобетонные столбчатые фундаменты.

Правила конструирования столбчатого фундамента:

а) Размеры банкета принимаются на 600мм больше сечения колонны;

б) Размеры ступеней принимаются 600мм;

в) Верх фундамента принимается на отметке -0.150.

Фундаменты по оси А (Ф-1):

Размеры подошвы фундамента 2000х2200 (мм), размеры банкета 1000х800 (мм), ширина ступеней 600мм. Верх фундамента на отметки - 0.150. Высота фундамента 2000 мм, высота ступени фундамента 600 мм. В верхней части фундамента, по углам расположены четыре монтажных болта для крепления колонны. Под фундаменты устраивается песчаное основание (рисунок 1.1)



Рисунок 1.1 - Фундаменты по оси А (Ф-1)

Фундаменты по оси В (Ф-2):

Размеры подошвы фундамента 2400х2100 (мм), Размеры банкета 1200х900 (мм), ширина ступеней 600мм. Верх фундамента на отметке - 0.150. Высота фундамента 2000 мм, высота ступени фундамента 600 мм. В верхней части фундамента, по углам расположены четыре монтажных болта для крепления колонны. Под фундаменты устраивается песчаное основание (рисунок 1.2).

Рисунок 1.2 - Фундаменты по оси В (Ф-2)

Фундаменты по оси Б (Ф-3):

Размеры подошвы фундамента 2800х2100 (мм), размеры банкета 1600х900(мм), ширина ступеней 600мм. Верх фундамента на отметке - 0.150. Высота фундамента 2000 мм, высота ступени фундамента 600 мм. В верхней части фундамента, по углам расположены четыре монтажных болта для крепления колонны. Под фундаменты устраивается песчаное основание (рисунок 1.3).

Рисунок 1.3 - Фундаменты по оси Б (Ф-3)

Фундаменты под фахверковые колонны (Ф-4):

Размеры подошвы фундамента 2100х1950 (мм), Размеры банкета 900х750(мм), ширина ступеней 600мм. Верх фундамента на отметки. - 0.150. Высота фундамента 2000 мм, высота ступени фундамента 600 мм. В верхней части фундамента, по углам расположены четыре монтажных болта для крепления колонны. Под фундаменты устраивается песчаное основание (рисунок 1.4).



Рисунок 1.4 - Фундаменты под фахверковые колонны (Ф-4)

Фундаменты в осях А1, А11 (Ф-5):

Размеры подошвы фундамента 2300х2200 (мм), Размеры банкета 1100х1000 (мм), ширина ступеней 600мм. Верх фундамента на отметки. - 0.150. Высота фундамента 2000 мм, высота ступени фундамента 600 мм. В верхней части фундамента, по углам расположены четыре монтажных болта для крепления колонны. Под фундаменты устраивается песчаное основание (рисунок 1.5).



Рисунок 1.5 - Фундаменты в осях А1, А11 (Ф-5)

Фундаменты в осях Б1, Б11 (Ф-6):

Размеры подошвы фундамента 2800х2400 (мм), Размеры банкета 1600х1200(мм), ширина ступеней 600мм. Верх фундамента на отметки. - 0.150. Высота фундамента 2000 мм, высота ступени фундамента 600 мм. В верхней части фундамента, по углам расположены четыре монтажных болта для крепления колонны. Под фундаменты устраивается песчаное основание (рисунок 1.6).



Рисунок 1.6 - Фундаменты в осях Б1, Б11 (Ф-6)

Фундаменты в осях В1, В11 (Ф-7):

Размеры подошвы фундамента 2400х2400 (мм), Размеры банкета 1200х1200 (мм), ширина ступеней 600мм. Верх фундамента на отметки. - 0.150. Высота фундамента 2000 мм, высота ступени фундамента 600 мм. В верхней части фундамента, по углам расположены четыре монтажных болта для крепления колонны. Под фундаменты устраивается песчаное основание (рисунок 1.7).

Рисунок 1.7 - Фундаменты в осях В1, В11 (Ф-7)

1.3 Фундаментные балки

Фундаментные балки ставятся для опирания стеновых панелей. Они укладываются между столбчатыми фундаментами.

По форме поперечного сечения фундаментные балки могут быть:

а) прямоугольные;

б) трапециевидные;

в) тавровые;

В данном проекте применяются сборные железобетонные фундаментные балки трапециевидного сечения. Ширина балки в верхней части - 260мм, в нижней - 450мм (рисунок 1.8).

Верх фундаментной балки устраивают на отметке - 0.300. Фундаментные балки опираются на фундамент через бетонный столбик. По верху бетонного столбика устраивают цементную подливку для выравнивания поверхности.

По осям 1 и 11 устанавливаются железобетонные балки длиной 4750мм (ФБ6-3)

По осям А и В устанавливаются железобетонные балки длиной 4300мм (ФБ6-2)

Рисунок 1.8 - Фундаментная балка ФБ 6 -3



1.4 Колонны

Колонны служат для опирания ферм, стропильных балок, подкрановых балок, крепления стеновых панелей.

В зданиях без мостовых кранов устанавливают колонны без консолей, а в зданиях с мостовыми кранами - колонны с консолями, на которые опирают подкрановые балки. Привязка колонны к осям здания зависит от грузоподъемности крана.

По расположению различают колонны крайних рядов, средних рядов, фахверковые (торцевые).

По конструкции стальные колонны подразделяются на:

а) сплошные;

б) сквозные;

в) постоянного сечения;

г) ступенчатые;

д) консольные.

В данном проекте применяются стальные колонны сварного сечения.

По оси Б, В - колонны сквозные ступенчатые состоящие из прокатного швеллера и двутавра, соединенные решеткой из прокатного уголка. Высота колонны 10800 мм, сечение надкрановой части 300х150(мм), подкрановой 600х300(мм) (на рисунке 1.9).



Рисунок 1.9 - Колонна крайнего ряда К-2

По оси А, Б применяются сплошные колонны из сварного двутавра. Высота колонны 7200 мм, сечение 400х200(мм), (рисунок 1.10).



Рисунок 1.10 - Колонна крайнего ряда К-1

Фахверковые колонны - сплошные колонны из сварного двутавра. Высота колонны 10800; 7200 (мм), сечение 300х150 (мм)( на рисунке 1.11).



Рисунок 1.11 - Фахверковая колонна К-3, К-4

1.5 Подкрановые балки

В данном проекте стальные подкрановые балки служат для крепления к ним кранового рельса, по которому вдоль пролета движется мостовой кран. Опираются подкрановые балки на уступы подкрановой части колонны. Длина подкрановых балок 6000 мм; 12000 мм. Чаще всего подкрановые балки выполняются из сварного двутавра. Для увеличения жесткости балки ставятся ребра жесткости через 1200-1500 (мм). Ребра жесткости имеют выемки для пропуска сварного шва.

В данном проекте используются стальные подкрановые балки из сварного двутавра. Балки имеют следующие параметры:

а) высота балки 600 мм;

б) ширина балки 300 мм;

в) длина балки 6000 мм.

К колоннам балки крепятся сваркой и болтами. По всей длине балки в ее верхней части расположены отверстия для последующего крепления кранового рельса. Во избежание ударов о колонны таврового фахверка здания, на концах подкрановых путей устанавливаются стальные упоры с амортизаторами - буферами из деревянного бруса (рисунок 1.12).

Рисунок 1.12 - Подкрановая балка ПБ-1

1.6 Стропильные конструкции

Стропильные конструкции служат для опирания конструкций покрытия. При небольших пролетах (12000-18000мм) ставятся стропильные балки, при больших пролетах (18000-42000мм) ставятся стропильные фермы.

Стропильные фермы

По очертанию поясов они бывают:

а) с параллельными поясами;

б) полигональные;

в) треугольные.

Расстояние между опорами фермы называется пролетом фермы.

Расстояние между узлами ферм называется панель и принимается равной 3м.

Основные элементы ферм: элемент ограничивающий ферму сверху называется верхний пояс, элемент ограничивающий ферму снизу называется нижний пояс, вертикальные элементы ферм называются стойки, наклонные элементы ферм называются раскосами.

В данном проекте применяются полигональные стальные фермы пролетом 30000 мм, и высотой 3000мм. (на рисунке 1.13).

Рисунок 1.13 -Стальная стропильная ферма

1.7 Стеновые панели

Стены производственных зданий по конструктивным схемам подразделяются на несущие, самонесущие, ненесущие (навесные).

Несущие стены возводят в небольших зданиях, бескаркасных и с неполным каркасом. Выполняя одновременно и несущую и ограждающую функции, такие стены воспринимают вес перекрытия и покрытия, ветровые усилия, а иногда нагрузки подъемно транспортного оборудования. Устойчивость и прочность несущих стен можно повысить устройством пилястр с наружной и внутренней стороны.

Самонесущие стены несут соответствующую массу в пределах всей высоты здания и передают ее на фундаментные балки. Ненесущие стены выполняют в основном ограждающие функции, масса их полностью передается на колонны каркаса.

По расположению в здании различают следующие типы панелей:

а) рядовые;

б) простеночные;

в) перемычечные;

г) угловые;

д) цокольные;

е) парапетные.

Количество панелей по высоте определяется исходя из набора высоты колонны, высоты фермы или балки на опоре высоты плит, покрытия кровли парапета. Вся эта сумма делится на высоту панели (12000 или 18000 мм).

В данном проекте используются стеновые панели из легкого бетона плотностью 1000 кг/м3. Длина панели - 6000 мм, высота 1200 и 1800 (мм), толщина 300 мм. Панели с внутренней и наружной стороны покрываются цементно-песчаным раствором толщиной 20 мм. По краям стеновой панели с внутренней стороны расположены закладные детали для крепления панелей к колоннам (рисунок 1.15).



Рисунок 1.15 - Стеновые панели СП-1, СП-2

1.8 Остекление

В качестве окон в промышленных зданиях чаще всего используют ленточное остекление.

Длина панелей остекления составляет 6000, 12000 (мм). Высота 1200; 1800 (мм). Крепятся панели к колоннам, располагаются 1,2,3 ряда, таким образом, чтобы не попасть на уровень подкрановой балки. Переплеты панелей остекления могут быть глухие и открывающиеся.

По материалу переплеты могут быть: деревянные, стальные или алюминиевые.

В данном проекте применяются алюминиевые панели остекления с глухими и открывающимися переплетами. Длина панели 6000 мм, высота 1200 мм (рисунок 1.16).



Рисунок 1.16 - Ленточное остекление

1.9 Крыша

Кровля - это часть здания, которая служит для защиты его от атмосферных воздействий.

По виду материала кровли бывают:

а) рулонные;

б) мастичные;

в) асбестоцементные;

г) металлические.

В данном проекте используется кровля из стальных профилированных листов (рисунок 1.17).

При покрытии здания с применением профилированного листа на стропильные конструкции через каждые 3000 мм укладываются стальные прогоны из прокатного швеллера №16. На прогоны укладываются стальные кровельные листы

Рисунок 1.17 - Разрез кровли

1.10 Связи

Для придания жесткости каркасу промышленного здания между колоннами и фермами ставятся связи.

Связи бывают горизонтальные и вертикальные. Между колоннами ставятся вертикальные связи.

Выполняются связи из прокатного уголка, при шаге колонн 6000 мм ставятся крестовые связи, при шаге колонн 12000 мм портальные связи.

В данном проекте предусмотрены крестовые связи.

Изготовлены связи из металлических прокатных уголков 50х50 (мм) и закреплены к колоннам болтами и монтажной сваркой (рисунок 1.18).



Рисунок 1.18 - Крестовые связи

1.11 Ворота

В производственных зданиях применяются металлические, деревянные и клеефанерные ворота.

Ворота подразделяют на распашные, раздвижные, подъемные, подъемно-поворотные и откатные. Чаще всего делают раздвижные и распашные ворота, простые в устройстве и надежные в эксплуатации. Проемы ворот должны превышать размеры габаритов транспортных средств в груженом состоянии по ширине не менее чем на 600 мм и по высоте - на 200 мм.

Щель у порога закрывается гибким фартуком из резины, прикрепленной к полотну при помощи металлических накладок.

В помещениях с пожароопасными и взрывоопасными производствами в наружных стенах применяются специальные ворота.

В данном проекте применяются распашные ворота в количестве четыре шт., размером 3600х4200 (мм). Полотна ворот состоят из стального каркаса с обшивками с двух сторон. Полотна ворот навешиваются на петли и оборудуются комплектом приборов для ручного открывания (рисунок 1.19).

Рисунок 1.19- Распашные металлические ворота



2. Расчетно-конструктивная часть

2.1 Сбор нагрузок

Нагрузки и воздействия

Нагрузки делятся на два основных вида:

а) нормативные нагрузки;

б) расчетные нагрузки.

Нормативная нагрузка-это нагрузка, установленная нормами в качестве основной характеристики внешних воздействий для нормальной эксплуатации, принимаются по СНиП.

Расчетная нагрузка - это нагрузка, вводимая в расчет, определяется произведением нормативной нагрузки на коэффициент перегрузки:

Nр=Nн х к, (1)

где Nр- расчетная нагрузка кг/м2;

Nн- нормативная нагрузка кг/м2;

К- коэффициент перегрузки.

По времени действия нагрузки делятся на постоянные, временные и особые:

1) постоянные нагрузки - нагрузки, которые действуют в течение всего периода эксплуатации конструкции (собственный вес конструкции, давление грунта);

2)временная нагрузка - нагрузки, которые в процессе эксплуатации могут меняться по направлению и значению.

Различают кратковременные и длительно-временные нагрузки:

а) кратковременные нагрузки - это снеговые, ветровые, гололедные, нагрузки от людей, мебели, легкого оборудования, временные нагрузки, возникающие при монтаже строительной конструкции или при переходном режиме, нагрузки от кранов, тельферов;

б) длительно-временные нагрузки - относятся нагрузки от частей здания и сооружения, положения которых при эксплуатации может меняться (временные перегородки), длительные воздействия стационарного оборудования, давление газов, жидкостей в емкостях и трубопроводах;

в) особые нагрузки - это сейсмические и взрывные воздействия, нагрузи и воздействия, вызываемые резким нарушением технологического процесса.

Таблица 2.1 -Коэффициенты перегрузки

№ п/п	Виды нагрузок	Коэффициент перегрузки
1	Материалы и конструкции за исключением теплоизоляционных, а также железобетонных с объемным весом г? 1800 кг/м3	1,1
2	Теплоизоляционные материалы и засыпки, а также выравнивающие слои и бетоны г?1800 кг/м3	1,2
3	Временные нагрузки на перекрытия	1,2-1,4
4	Ветровые нагрузки	1,2
5	Снеговые нагрузки	1,4
6	Вес стационарного оборудования	1,3
7	Грунт в природном залегании	1,1
8	Насыпные грунты	1,2

Таблица 2.2 - Нормативные нагрузки на перекрытия.

№ п./п	Назначение зданий и сооружений	Нормативная нагрузка кг/м2	Коэффициент перегрузки
1	Жилые квартиры, детские ясли, палаты больниц, санаторий	150	1,4
2	Комнаты общежитий, гостинец, научных и административных помещений	200	1,4
3	Залы кино, ресторанов, учебных заведений	400	1,3
4	Торговые залы магазинов, выставочных павильонов	По действительной нагрузки но не менее 400	1,3
5	Книгохранилища, архивы	По действительной нагрузки но не менее 500	1,2



Снеговая нагрузка

Снеговая нагрузка зависит от района строительства и уклона кровли.

Определяется снеговая нагрузка на 1 м2 покрытия по формуле:

Nн=Noх C, (2)

где No - нормативная снеговая нагрузка на поверхности земли;

Nн - нормативная снеговая нагрузка на покрытии;

C- коэффициент перехода от веса снегового покрова земли к весу на покрытие.

No принимается по снеговой карте для Российской Федерации.

I район- Pн =50 кг/м2;

II район Pн = 70 кг/м2;

III район Pн = 100 кг/м2;

IV район Pн = 150 кг/м2;

V район Pн = 200 кг/м2;

VI район Pн = 250 кг/м2.

Для кровли с уклоном больше 600 считается что снег не задерживается на крыши.

Для кровли с уклоном меньше 450 расчет ведется как для плоской крыши.

Схема здания



Рисунок 2.1- Схема здания

Рисунок 2.2 - Поперечный разрез здания



Рисунок 2.3- Разрез кровли

Таблица 2.3 - Сбор нагрузок на покрытие здания

№ п/п	Элемент покрытия	Нормативная нагрузка	Коэф. перегрузки	Расчетная нагрузка
1	Кровля из профилированного листа	15 кг/м2	1,1	16,5
2	Прогоны стальные	7 кг/м2	1,1	11
3	Стальная балка	3 кг/м2	1,1	11
4	Снеговая нагрузка	100 кг/м2	4	400
Итого			427,5 кг/м2

Сбор нагрузок на 1п.м. стропильной балки

Шаг балок 6000 мм

Нагрузка на 1м2 427,5кг

427,5кг х 6м = 2565 кг/м

Определяем полную нагрузку от собственного веса балки

Сварной двутавр пролетом 18000 мм

По каталогу вес балки 2025 кг

Определяем погонную нагрузку от собственного веса балки

2025кг/18м=162кг/м

Определяем нагрузку от кранового оборудования

Грузоподъемность крана 5 т

Коэффициент перегрузки - 1,3

5000кг х 1,3 = 6500кг

Определяем погонную нагрузку на подкрановую балку

Длина балки 18000 мм

6500кг/18м = 361,1кг/м

Определяем нагрузку от монорельса

Двутавр №30 Вес 1п.м. = 36,5кг

36,5кг/м х 6м = 219кг

Определяем полную погонную нагрузку на стропильную балку

2565кг/м + 162кг/м + 361,1кг/м + 219кг/м = 3307,1кг/м

q = 3307,1кг/м

Определяем опорные реакции балки

3307,1х18=59527,8=59,53т

59,53т/2 = 29,8т



P1- нагрузка от покрытия и стропильной балки = 29,8т

P2- нагрузка от стеновых панелей

P3- собственный вес колонны

Определяем нагрузку от веса стеновых панелей.

В соответствии с архитектурными чертежами количество панелей 7шт.

На колонну действует нагрузка от 6 панелей

6шт панелей СП-2 размерами 6х1,2х0,3(м) Вес 1,8т

Полная нагрузка Р2 = 1,8х6 = 10,8т.

Определяем нагрузку от собственного веса колонны

Колонна высотой 7,2м. Вес колонны 0,76т

Р3 = 0,76т х 1,2 = 0,91т

Определяем полную нагрузку на колонну

Р4 = Р1+Р2+Р3 = 29,8т+10,8т+0,91т = 41,5т.

Сбор нагрузок на фундамент

На фундамент передается нагрузка от колонны и фундаментной балки

Р4 - Нагрузка, передающаяся от колонны = 41,5т

P5 - Нагрузка передающаяся от фундаментной балки

Определяем нагрузку, передающуюся от фундаментной балки

По расчетам считается, что последняя стеновая панель передает свою нагрузку на фундаментную балку



По каталогу вес фундаментной балки 1,1т

Вес стеновой панели 2,6т

Полная нагрузка = 2,6т+1,1т = 3,7т

Определяем погонную нагрузку на фундаментную балку

3,7х1,2/4,3 = 1,03т/м

1,2 - коэффициент перегрузки

Определяем опорные реакции фундаментной балки

Р5 = 1,03т/м х 4,3м = 2,2т

Полная нагрузка на фундамент складывается из нагрузок, приходящихся от колонны, фундаментных балок и собственного веса фундамента.

Р6- Нагрузка от собственного веса фундамента

Р6 = 3,8м3 х2,5 = 9,5т

2,5 - объемный вес 1м3 железобетона

Р7 = 41,5т+2,2т+9,5т = 53,2т.

Полная нагрузка на фундамент = 53,2т

2.2 Расчет стропильной балки

Общие сведения о балках

Балки являются одними из наиболее применяемых в строительстве конструкций. Они применяются в покрытиях, междуэтажных перекрытиях, рабочих площадках цехов. Обычно балками перекрывают небольшие пролеты.

Типы балок

Встречаются два основных типа балок:

прокатные;

сварные.

Расчет балок

Расчет балок ведется в две стадии:

1) Подбор сечения балки из условий прочности;

2) Проверка подобранного сечения на прогиб.

Расчет на прочность

Ведется из условия, чтобы максимальный изгибающий момент возникающий в балке от действия внешних нагрузок не превышал внутреннего момента сопротивления.

Основная формула расчета:

Д = Ммах./W?R, (3)

где д - напряжение - нагрузка, приходящаяся на площади;

Ммах - максимальный изгибающий момент принимается по эпюре изгибающих моментов:

W - Момент сопротивления сечения (принимается по сортаменту)

R - расчетное сопротивление стали (2100кг/см2)

Проверка балок на прогиб

Кроме расчета балок на прочность их необходимо проверять на прогиб.

Максимальный прогиб в центре балки.



q - Интенсивность нагрузки

f - Фактический прогиб

L - Пролет балки

На практике при расчетах пользуются не фактическим прогибом, а относительным, т.е. отнесенным к длине балки. [f / L]

Проверка балки на прогиб производится из условия, чтобы относительный прогиб не превышал допустимого.

F / L ? [f / L] (4)

[f / L] - допустимый прогиб

Допустимый прогиб зависит от типа балки и определяется по таблицам СНиПа, для главных балок [f / L] ? 1/400, для второстепенных балок [f / L] ? 1/250. Относительный прогиб определяется в зависимости от схемы балки по следующим формулам:

f/L = (5 х q х L3)/(384E х Iх)f/L = (PL2)/(48E х Iх)



q - Интенсивность нагрузки

Е - модуль упругости с.тали = 2 х 106

Iх - момент инерции сечения

Если в результате расчета относительный прогиб окажется меньше допустимого, то подобранная на прочность балка проходит на прогиб, если больше, то балка на прогиб не проходит, необходимо принять большее сечение.

Расчет балок сварного составного сечения

При расчете балок составного сечения необходимо определять геометрические характеристики сварного сечения.

К геометрическим характеристикам относятся:

1) Статический момент сечения SХ; SУ

2) Координаты центра тяжести сечения хс; ус

3) Момент сопротивления сечения Wх; Wу

4) Момент инерции сечения Iх; Iу

5) Радиус инерции сечения iх; iу

Определение момента инерции сечения

Iх, у = bh3/12+a2F (5)

b - сторона, параллельная оси, относительно которой определяется момент инерции

h - сторона, перпендикулярная оси, относительно которой определяется момент инерции

а - расстояние от центра тяжести сечения до центра данной фигуры.

F - площадь сечения

Момент инерции сложной фигуры определяется путем сложения моментов инерции простейших фигур.

Алгоритм расчета сварных балок:

1) Определение расчетной нагрузки

2) Вычерчивание расчетной схемы

3) Построение эпюры изгибающих моментов и определение максимального изгибающего момента.

4) Из основной формулы расчета балок на прогиб определяем требуемый момент сопротивления сечения.

Wтр = Mmax/R (6)

R - расчетное сопротивление стали = 2100кг/см2

5) Подбираем сечение сварной балки так, чтобы

W>Wтр (7)

а) назначаем высоту балки не менее 1/10 пролета

б) назначаем размеры сечения

в) определяем момент инерции сечения относительно оси х

Iх= bh3/12+a2F (8)

г) определяем момент сопротивления сечения

Wх=Iх / у (9)

6) Сравниваем Wх и Wтр. Если Wх >Wтр, то сечение на прочность выдерживает, Если Wх <Wтр, то сечение необходимо усилить.

7) Проверяем подобранное сечение на прогиб, определяем относительный прогиб и сравниваем с допустимым прогибом (см. расчет балок).

8) Конструирование балки

9) Спецификация стали на 1 элемент.

Расчет стропильной балки сварного сечения

В данном проекте применяются сварные балки из листовой стали в форме двутавра.

Исходные данные:

Пролет балки 18 000 мм, высота 1000 мм, ширина 300 мм

Расчет балки:

1) Определяем расчетную нагрузку. Расчетная нагрузка = 3,3т/м

( сбор нагрузок)

2) Вычерчивание расчетной схемы

3) Построение эпюры изгибающих моментов и определение максимального изгибающего момента

Ммах = q х L2/8, (11)

где Ммах - максимальный изгибающий момент

q - интенсивность нагрузки

L - пролет балки

Ммах = q х L2/8 = 3,3т/м х 18м2/8 = 133т х м (12)

4) Из основной формулы расчета балок на изгиб определяем требуемый момент сопротивления сечения.

Wтр = Mmax/R, (13)

где Wтр- требуемый момент сопротивления сечения

Ммах - максимальный изгибающий момент

R - расчетное сопротивление стали = 2100кг/см2

Wтр = Mmax/R = 13300000кг х см/2100кг/см2=6333,3см3 (14)

5) Подбираем сечение сварной балки так чтобы W>WТР

а) Назначаем высоту балки.

б) Назначаем размеры сечения.

в) Определяем момент инерции сечения относительно оси.

Iх = вh3/12+а2F, (15)

где в- сторона параллельная оси, относительно которой определяется момент инерции.

h- сторона перпендикулярная оси, относительно которой определяется момент инерции

а- расстояние от общего центра тяжести сечения до центра данной фигуры

F- площадь сечения.

Iх = вh3/12+а2F = (30х23/12+412х30х2)х2+2х1003/12=201760+166666,6=368426,66см4

г) определяем момент сопротивления сечения.

Wх= Iх /у, где (16)

где Wх- момент сопротивления сечения.

Iх- момент инерции сечения относительно оси х

у- расстояние от центра тяжести сечения до наиболее удаленной точки сечения.

Wх= 274922, 6см4/40=6873, 06см3 (17)

сравниваем WТР=6333,3см3

Wх>WТР = 6873,06>6333,3, по этому сечение на прочность выдерживает.

6) Проверяем подобранное сечение на прогиб, определяем относительный прогиб и сравниваем его с допустимым.

По CНиПу для данной балки допускаемый прогиб = 1/400 [f/]=1/400

f/L= 5 х q х l3/384Е х Iх, (18)

где q- интенсивность нагрузки

Е- модуль упругости стали = 2х106т/см2

Iх - момент инерции сечения f/e= 5 х q х l3/384 Е х Iх = (5х33кг/смх183х106)/(384х2х106кг/см2 х 274922,6см4)= 962280/282951674,8=1/519 

1/419<[1/400], следовательно, балка на прогиб проходит

Таблица 2.4 -Спецификация стали на 1 элемент

Спецификация стали на 1 элемент
Марка элемента	Марка детали	Сечение	Длинна, мм	Кол-во	Масса, кг
				т	н	детали	общая	элемент
Б-1	1	- 300х20	18000	1	1	842,4	1684,8	4972
	2	- 1000х20	18000	1	-	2808	2808
	3	- 140х20	960	11	11	21,84	480,5

2.3 Расчет колонны

Колонна-это вертикальный стержень работающий на сжатие с продольным изгибом и передающий давление на фундамент. Состоит стальная колонна из трех частей: база (башмак), ствол (стержень), оголовок. Возникновение продольного изгиба зависит от гибкости колонны, гибкость колонны зависит от размеров сечения колонны и расчетной длины колонны, расчетная длина колонны зависит от условий крепления концов колонны.

Порядок расчета

Расчет ведется в следующем порядке:

В зависимости от конструкции базы колонны и оголовка устанавливают расчетную схему колонны.

По данным схемам определяем расчетную длину колонны.

С помощью приближенных формул, производится подбор сечения колонны.

Выполняется окончательный расчет предварительно подобранного сечения.

Расчет башмака и оголовка колонны.

Конструирование ствола, башмака и оголовка колонны.

Заполнение спецификации стали.

Расчет колонн заключается в подборе сечения колонны, таким образом, чтобы площадь поперечного сечения была больше требуемой.

Требуемая площадь сечения колонны определяется из основной формулы расчета элементов на продольное сжатие:

? = N/ц Ч F = R, (2)

где ? - напряжение, нагрузка, приходящаяся на единицу площади;

N - Нагрузка;

ц - Коэффициент продольного изгиба;

F - Площадь поперечного сечения колонны;

R - Расчетное сопротивление стали 2100 кг/см2.

Напряжение, возникающее от действия внешних нагрузок не должно превышать расчетного сопротивления стали.

Коэффициент продольного изгиба принимается по таблице, в зависимости от гибкости колонны.

Гибкость зависит прямо пропорционально от расчетной длины колонны и обратно пропорционально от размеров сечения колонны.

Предварительно гибкость колонн принимается в пределах от 60 до 100, определяется: отношением расчетной длины колонны к минимальному радиусу инерции сечения:

л = l0/imin, (3)



где л - гибкость;

l0 - расчетная длина колонны;

imin - минимальный радиус инерции сечения.

Алгоритм расчета центрально сжатой колонны сварного сечения

1) Расчетная нагрузка 41,5т

2) Определяем расчетную длину колоны l=H=7,2м

3) Задаемся гибкостью в пределах от 60 до 100, принимаем 2/100

По таблице определяем коэффициент продольного изгиба f=0,58

4) Определяем требуемую площадь сечения колонны.

FТР=41500кг/0,58*2100=34,1см2

6) F=(20смх1)х2+38х1см=78см2

7) Определяем геометрические характеристики сечения.

а) Момент инерции сечения I= вh3/12+а2 х F ,

где В - Сторона параллельная оси

h- Сторона перпендикулярная оси

а- Расстояние от центра тяжести всего сечения до центра тяжести данной фигуры.

Iх=(20х113/12+19,52 х 20х1см)х2+1х383/12= 15213,3+4572,66=19785,9см4

Iу=(1х383/12)х2+38см х1см3/12=9145,3+3,16=9148,4см4

б) Определяем радиусы инерции сечения.

iх= v Iх /F, (21)

где Iх - момент инерции сечения относительно оси х

F- Площадь сечения

iх= v Iх/F= v19785,9см4/78см2= 253,66см

iу= vIy /F, (22)

где Iу - Момент инерции сечения относительно оси y

F- Площадь поперечного сечения

iу = vIy /F=v9148,4/78см2=117,3см

8) Проверка общей устойчивости производится исходя из imin=117,3см

9) Проверяем подобранное сечение по основной формуле

д= N/ц х F ? R

где д- напряжение от действия внешних усилий

N- Расчетная нагрузка = 41,5т=41500кг

F - Площадь сечения = 78см2

ц - Коэффициент продольного изгиба

R- Расчетное сопротивление стали = 2100кг/см2

а) Определяем гибкость по минимальному размеру инерции сечения.

л=lo/imin=720/117720/117,3см= 6,13



б) зная л по таблице определяем коэффициент продольного изгиба ц=1

д=41500кг/1 х78см2=532кг/см2<2100кг/см2

следовательно, общая устойчивость обеспечена.

Таблица 2.5 -Спецификация стали на 1 элемент

Спецификация стали на 1 элемент
Марка элемента	Марка детали	Сечение	Длина, мм	Кол-во	Масса, кг
				т	н	Детали	Общая	Элемента
К-1	1	- 200х10	7200	1	1	112,32	224,64	559,8
	2	- 400х10	7200	1	-	224,64	224,64
	3	- 300х10	500	1	-	11,7	11,7
	4	- 100х10	200	1	1	1,56	3,12
	5	- 600х20	800	1	-	74,88	74,88
	6	- 300х10	400	1	1	10,48	20,96



Библиографический список

Основные источники:

Учебники:

1. Вильчик, Н.П. Архитектура зданий: учебник / Н.П. Вильчик.- М.: ИНФРА-М, 2009.

2. Белоконев, Е.Н. Основы архитектуры зданий и сооружений: учебник / Е.Н. Белоконев А.З. Абуханов.- Ростов н/Д.: Феникс, 2011.

3. Маклакова, Т.Т. Конструкции гражданских зданий: учебник / Т.Т. Маклакова С.М. Наносова.- М.: АСВ, 2011.

4. Короев, Ю.И. Черчение для строителей: учебник для проф. учеб. заведений / Ю.И. Короев.- М.: Высшая школа, 2010.

5. Соколов, Г.К. Технология и организация строительства: Учебник / Г.К. Соколов. - М.: Академия, 2009

Дополнительные источники:

Учебники:

1. Сокова, С.Д. Основы технологии и организации строительно-монтажных работ: учебник / С.Д.Сокова.М.: ИНФРА-М, 2010.

2. Любарский, А.Д. Технология и организация строительного производства. Охрана труда: учебник / А.Д.Любарский.- М.: Высшая школа, 2012.

Справочники:

1.Аханов, В.С. Справочник строителя: справочник / В.С. Аханов.- Ростов н/Д.: Феникс, 2010.

Размещено на Allbest.ru

...