Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«Сибирский государственный индустриальный университет»

Кафедра инженерных конструкций, строительных технологий и материалов

Расчетно-пояснительная записка

к курсовому проекту по дисциплине

«Железобетонные конструкции промышленных зданий»

на тему: «Проектирование одноэтажного каркасного промышленного здания»

Калягина Н.И.,

обучающийся гр. СПК-17

г. Новокузнецк, 2020 г.



Содержание

• 1. Выбор типовых конструкций 6
• 1.1 Крайняя колонна 6
• 1.2 Стропильная ферма 7
• 1.3 Плиты покрытия 8
• 1.4 Подкрановая балка 8
• 1.5 Стеновые панели 9
• 1.6 Окна 9
• 2. Компановка конструктивной схемы здания 10
• 3. Сбор нагрузок 12
• 3.1 Постоянные нагрузки 13
• 3.1.1 Покрытия 13
• 3.1.2 Стропильные фермы 13
• 3.1.3 Нагрузка от собственного веса колонны 14
• 3.1.4 Нагрузки от веса стеновых панелей и остекления, расположенных выше отметки +7,800 14
• 3.1.5 Нагрузка от веса подкрановых балок 15
• 3.1.6 Продольные усилия в крайней колонне 15
• 3.2 Временные нагрузки 17
• 3.2.1 Снеговая нагрузка 17
• 3.2.2 Крановая нагрузка 18
• 3.2.3 Ветровая нагрузка 20
• 4. Статический расчет однопролетной рамы одноэтажного промышдленного здания 25
• 5. Проектирование колонны 25
• 5.1 Расчетные длины колонны 29
• 5.2 Расчет надкрановой части колонны в плоскости изгиба 30
• 5.4 Расчет подкрановой части колонны из плоскости изгиба 34
• 5.5 Подбор рабочей арматуры в вертикальных элементах колонны 35
• 5.5.1 Надкрановая часть. 35
• 5.5.2 Подкрановая часть. 36
• 5.6 Подбор арматуры в распорках 38
• Список литературы 40


1. Выбор типовых конструкций

1.1 Крайняя колонна

одноэтажный здание колонна

КПД - 37

Н_м = 12,0 м;

Q = 20 т;

Н_к = 13,35 м;

Н_в = 4,20 м;

Н_н = 9,15 м;

в - 0,5 м;

h₁ = 0,6 м;

h₂ = 1,3 м;

h₃ = 0,25 м;

h₄ = 1,05 м;

m = 11,3 т.

Рисунок 1. Сечение крайней колонны

Рисунок 2. Разрез 1 - 1

Рисунок 3. Разрез 2 - 2

Момент инерции сечения крайней колонны:

- надкрановая часть:

- подкрановая часть:

- ветвь:



1.2 Стропильная ферма

В качестве стропильных конструкций приняты железобетонные стропильные фермы с параллельными поясами пролетом 18 м. Высота фермы - 3050 мм - рисунок 4. Монтажное крепление стропильных ферм с колоннами осуществляется на анкерных болтах.

Рисунок 4. Стропильная ферма

1.3 Плиты покрытия

Железобетонные ребристые плиты используются при шаге стропильных конструкций 12 м. Размер плит в плане 3*12 м.

Рисунок 5. Плита покрытия



1.4 Подкрановая балка

В данном здании применяются стальные подкрановые балки длиной 12 м с грузоподъемностью кранов Q=20 т и массой

Для предотвращения возможного тарана краном торцевой стены на торцевых балках устанавливаются стальные концевые опоры, страхующие здание в случае отказа автоматических тормозных устройств, двутаврового сечения с буфером из бруса.

1.5 Стеновые панели

Стеновые панели приняты трехслойными, толщиной 200 мм. Размеры стеновых панелей: длина 12000мм, в углах здания предусмотрены доборные блоки; высота 1200; 1800мм. Простеночные: 600х1200, 1800 мм.

Рисунок 6. Стеновая панель

1.6 Окна

Окна деревянные по ГОСТ 12506-67. Размеры 4,5 х 1,8 м и 4,5 х 1,2 м. Окна открывающиеся двойного остекления. Нагрузка от собственной массы оконного заполнения передается на стеновую панель через жесткие прокладки.

2. Компоновка конструктивной схемы здания

Рисунок 8. План здания на отметке 0,000

Рисунок 9. Разрез 1 - 1



Рисунок 10. Разрез 2 - 2

ВС1 - вертикальные связи по низу колонн;

ВС2 - вертикальные связи по стропильным конструкциям

Р1, Р2 - распорки по верху колонн.



3. Сбор нагрузок

Определяем грузовую площадь для крайней колонны:

Рисунок 11. Определение грузовой площади крайней колонны

3.1 Постоянные нагрузки

3.1.1 Покрытия

Таблица 1 - Сбор постоянной нагрузки на 1 м² покрытия.

Нагрузки	Нормативная нагрузка, кН/м2	Коэффициент надежности по нагрузке,	Расчетная нагрузка, кН/м2
Рулонные ковер	0,15	1,3	0,195
Асфальтовая стяжка	0,35	1,3	0,455
Утеплитель (плиты)	0,4	1,2	0,48
Обмазочная пароизоляция	0,05	1,3	0,065
Плиты покрытия типа П 1,5*12 м.	3	1,1	3,3
Итого:	3,95		4,495

3.1.2 Стропильные фермы

Расчетное давление стропильной фермы на колонну:

где - расчетная нагрузка на 1 м² покрытия;

В, L - геометрические характеристики проектируемого здания;

- вес стропильной фермы;

- коэффициент надежности по нагрузке;

- коэффициент надежности по назначению.

Расчет:

Расчетная нагрузка от веса покрытия на крайнюю колонну:

3.1.3 Нагрузка от собственного веса колонны

3.1.3.1 Надкрановая часть

Расчетная нагрузка надкрановой части колонны:

где в, h - геометрические характеристики надкрановой части колонны;

- высота верхней части колонны;

- плотность железобетона;

- коэффициент надежности по нагрузке;

- коэффициент надежности по назначению.

Решение:

3.1.3.2 Подкрановая часть колонны

Расчетная нагрузка подкрановой части колонны:

где - объемный вес колонны;

- расчетная нагрузка надкрановой части колонны;

- коэффициент надежности по нагрузке;

- коэффициент надежности по назначению.

Решение:

3.1.4 Нагрузки от веса стеновых панелей и остекления, расположенных выше отметки +7,800

Расчетная нагрузка от стеновых панелей:

где - нормативная нгрузка на 1 м² от веса стеновых панелей, ;

- суммарная высота полос стеновых панелей выше отметки +7,800

- нормативная нагрузка на 1 м² от веса остекления, ;

- суммарная высота полос остекления выше отметки +7,800;

В - шаг рам;

- коэффициент надежности по нагрузке;

- коэффициент надежности по назначению.

Решение:

3.1.5 Нагрузка от веса подкрановых балок

Расчетная нагрузка от веса подкрановой балки:

где - объемный вес подкрановой балки;

- коэффициент надежности по нагрузке;

- коэффициент надежности по назначению.

Решение:

Суммарная величина нагрузки на отметке +7,800 от веса стеновых панелей, остекления и подкрановых балок для крайней колонны:



3.1.6 Продольные усилия в крайней колонне

Рисунок 12. К расчету крайней колонны

Расчет расстояния до линии действия силы:



где - высота сечения верхней части колонны;

- высота сечения нижней части колонны;

- толщина стеновой панели.

Решение:

Изгибающие моменты:

- в верхней части колонны:

- в уровне уступа колонны:



3.2 Временные нагрузки

3.2.1 Снеговая нагрузка

;

S_g - расчетная нагрузка на 1 м2 покрытия.

Расчетная нагрузка на колонны:

крайние:

Изгибающие моменты в крайней колонне:

в верхней части:

в уровне уступа колонны:

3.2.2 Крановая нагрузка



где - нормативное максимальное вертикальное давление колеса на рельс;

- коэффициент надежности по нагрузке;

- нормативное минимальное вертикальное давление колеса на рельс:

где - общая масса крана, ;

- грузоподъемность крана.

Решение:

Нормативная горизонтальная нагрузка от торможения тележки крана в поперечном направлении здания, приходящееся на одно колесо крана:

где - масса тележки, ;

- грузоподъемность крана;

- коэффициент надежности по нагрузке.

Расчет вертикальной крановой нагрузки на колонны, рисунок 13:

- от двух сближенных кранов с коэффициентом сочетания

г_i=0,85:



где - сумма ординат (под силами F) линии влияния давления смежных подкрановых балок на колонну;

- коэффициент надежности по назначению.

Рисунок 13. Схема к расчету колонны на крановую нагрузку

Решение:

Горизонтальная крановая нагрузка на колонну от двух кранов с коэффициентом сочетания г_i=0,85:



Изгибающие моменты:

- D_max на крайней колонне:

- D_min на крайней колонне:

3.2.3 Ветровая нагрузка

Рисунок 14. Схема ветровой нагрузки.



Расчетная ветровая нагрузка:

средняя величина ветровой нагрузки;

пульсационная составляющая ветровой нагрзки.

где давление ветра на вертикальную поверхность, ;

- коэффициент пространственной корреляции,;

- коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления для высоты , (для отметки выше 10 м по формуле:

здесь - коэффициент, принимаемый по таб.11.3

- коэффициент пульсации давления ветра для эквивалентной высоты , , (для отметки выше 10 м по формуле:

- коэффициент по нагрузке, принимаем ;

- аэродинамический коэффициент, .

- для наветренной стороны ;

- для заветренной стороны .

Коэффициент k и для местности типа В составляет:

- для отметки +5,000 k₅ = 0,5; = 1,22;

- для отметки +10,000 м k₁₀ = 0,65; = 1,06;

Для отметки +12,000:

Для отметки +16,200:

Величина расчетной ветровой нагрузки составляет:

- расчет ветровой нагрузки для наветренной стороны на отметке +5,000 м:

- расчет ветровой нагрузки для подветренной стороны на отметке +5,000м:

- расчет ветровой нагрузки для наветренной стороны на отметке +10,000 м:

- расчет ветровой нагрузки для подветренной стороны на отметке +10,000 м:

- расчет ветровой нагрузки для наветренной стороны на отметке +12,000 м:

- расчет ветровой нагрузки для подветренной стороны на отметке +12000 м:

- расчет ветровой нагрузки для наветренной стороны на отметке +16,200 м:

- расчет ветровой нагрузки для подветренной стороны на отметке +16,200 м:

Сосредоточенная сила в уровне верха колонны от давления ветра на элементы здания, расположенные выше отметки +12,000 м:



Переменную по высоте ветровую нагрузку (до отметки Н₁ = 12 м) заменяют равномерно распределенной, эквивалентной по величине моменту в заделке колонны:

Для активного давления:

Для пассивного давления:

Погонная ветровая нагрузка на колонны:

- активная:

- пассивная:



4. Статический расчет однопролетной рамы одноэтажного промышленного здания исходные данные

Количество пролетов	1
Высота верха Крайней колонны	420
Высота верха Средней колонны	420
Высота Крайней колонны	1215
Высота Средней колонны	1215
Момент инерции верха Крайней колонны	900000
Момент инерции верха Средней колонны	900000
Момент инерции низа Крайней колонны	6890625
Момент инерции низа Средней колонны	6890625
Момент инерции ветви Крайней колонны	65104,16
Момент инерции ветви Средней колонны	65104,16
Число панелей в Крайней колонне	4
Число панелей в Средней колонне	4
Модуль упругости бетона	3000
Коэффициент пространственной работы здания	3,4
Изгибающий момент от постоянной нагрузки в верхней части колонны	5503
Изгибающий момент от постоянной нагрузки в уроне уступа колонны	-31587
Дополнительный изгибающий момент от постоянной нагрузки	0
Изгибающий момент от снеговой нагрузки в верхней части колонны	3780
Изгибающий момент от снеговой нагрузки в уроне уступа колонны	-10580
Дополнительный изгибающий момент от снеговой нагрузки	0
Расчетная нагрузка на крайнюю колонну от веса покрытия	424,3
Расчетная нагрузка на крайнюю колонну от веса верхней части колонны	34,65
Расчетная нагрузка на крайнюю колонну от веса нижней части колоны	89,65
Расчетная нагрузка на крайнюю колонну от веса стен, остекления, подкрановых балок	365,4
Расчетная нагрузка на среднюю колонну от веса покрытия	424,3
Расчетная нагрузка на среднюю колонну от веса верхней части колонны	34,65
Расчетная нагрузка на среднюю колонну от веса нижней части колоны	89,65
Расчетная нагрузка на среднюю колонну от веса стен, остекления, подкрановых балок	365,4
Расчетная снеговая нагрузка на крайнюю колонну	302,4
Расчетная снеговая нагрузка на крайнюю среднюю	302,4
Горизонтальная нагрузка от двух сближенных кранов	37,68
Изгибающий момент от Dmax вертикальной нагрузки от 2 сближенных кранов на крайнюю колонну	17090
Изгибающий момент от Dmin вертикальной нагрузки от 2 сближенных кранов на крайнюю колонну	14070
Изгибающий момент от Dmax вертикальной нагрузки от 2 сближенных кранов на среднюю колонну	-17090
Изгибающий момент от Dmin вертикальной нагрузки от 2 сближенных кранов на среднюю колонну	-14070
Погонная ветровая активная нагрузка	0,084
Погонная ветровая пассивная нагрузка	0,0528
Сосредоточенная сила в уровне верха колонны от ветра	66,07
Мин. вертикальная нагрузка от 2 сближенных кранов на крайнюю колонну	402,3
Макс. вертикальная нагрузка от 2 сближенных кранов на крайнюю колонну	488,3
Вертикальная нагрузка от 4-х сближенных кранов Dmax на средней колонне	0
Вертикальная нагрузка от 2 сближенных кранов Dmax на средней колонне	488,3
Вертикальная нагрузка от 2 сближенных кранов Dmin на средней колонне	402,3

Таблица 4. Расчетные сочетания усилий в сечениях колонны

Основное сочетание нагрузок с учетом крановых и ветровой. гi = 1 для пост., гi = 0,9 для врем.	Крайняя колона	1 - 0	2 - 1
		М	N	M	N	Q
	Мmax + Nсоотв.	1,2, 8	1,(4,7+),8
		13953,043	731,11	50779,95	1276,07	69,257
	Мmin ? Nсоотв.	1,(3,6-),9	1,2,(3,7-),9
		10257,715	458,95	-116905,353	1625,63	-62,845
	Nmax Мсоотв.	1,2,8	1,2,3,7-,9
		13953,043	731,11	-100455,673	1625,63	-62,845
То же без учета крановых и ветровой гi = 1		1,2	1,2
		14072,62	761,35	-11629,84	1216,4	14,69



5. Проектирование колонны

Расчетное сечение 1-0

В плоскости изгиба Из плоскости изгиба

Рисунок 15. Расчетные сечения 1-0

Расчетное сечение 2-1

В плоскости изгиба Из плоскости изгиба

Рисунок 16. Расчетные сечения 2-1



5.1 Расчетные длины колонны

Рисунок 17. Схема для определения расчетной длины колонны

Надкрановая часть:

- в плоскости изгиба:

- из плоскости изгиба:

Подкрановая часть:

- в плоскости изгиба:



- из плоскости изгиба:

Расчет из плоскости изгиба можно не выполнять, если л₁? л, где л - гибкость в плоскости изгиба;

л₁ - гибкость из плоскости изгиба.

Для надкрановой части:

где i - радиус инерции сечения:

- в плоскости изгиба:

- из плоскости изгиба:

л₁ = л =

Расчет из плоскости изгиба не выполняется.

Для подкрановой части:



где i_red - радиус инерции сечения:

- в плоскости изгиба:

- из плоскости изгиба:

Расчет из плоскости изгиба выполняется.

5.2 Расчет надкрановой части колонны в плоскости изгиба

Расчетные усилия в сечении 1 - 0 колонны:

- от постоянных и длительных нагрузок:

= 731,11 кН; = 140,72 кНм;

- от полных нагрузок суммарная продолжительность действия которых мала (ветровые, крановые):

N = 731,11 кН; M = 139,53 кНм.

- учет усилия работы бетона:



- с учетом крановой и ветровой нагрузок:

Так как

то

Принимаем:

Случайный эксцентриситет:

Принимаем

Расчетный эксцентриситет:

Принимаем

- случайный эксцентриситет не учитываем, поскольку в данном случае колонна является элементом статически неопределимой конструкцией.

При , расчет выполняем с учетом прогиба колонны.

Коэффициент, учитывающий влияние эксцентриситета продольной силы и продолжительного действия нагрузки на прогиб элемента:

К расчету принимаем

Е_b = 3000 кН/см²; Е_s = 2·10⁴ кН/см²;

Определяем условную критическую силу:

Коэффициент, учитывающий влияние прогиба на несущую способность:



5.3 Расчет подкрановой части колонны в плоскости изгиба

Расчетные усилия в сечении 2 - 1 колонны:

- от постоянных и длительных нагрузок:

= 1216,4 кН; = - 116,29 кНм;

- от полных нагрузок суммарная продолжительность действия которых мала (ветровые, крановые):

N = 1276,07 кН; M = 507,7 кНм.

- учет усилия работы бетона:

- с учетом крановой и ветровой нагрузок:

Так как

то

Принимаем:

Расчет ведется отдельно для наружной и подкрановой ветвей.

Определим усилия в элементах двухветвевой колонны:



где - количество отсеков.

Момент в ветвях:

Усилия в ветвях:

- наружная ветвь:

- подкрановая ветвь:

Момент в распорке:

Поперечная сила в распорке:

Учет эксцентриситета:

Случайный эксцентриситет:



Принимаем

, на опоре.

Расчетный эксцентриситет:

- наружная ветвь:

Принимаем .

- подкрановая ветвь:

Принимаем .



5.4 Расчет подкрановой части колонны из плоскости изгиба

Учет эксцентриситета:

Случайный эксцентриситет:

Принимаем

, на опоре.

Расчетный эксцентриситет:

- наружная ветвь:

Принимаем .

- подкрановая ветвь:



Принимаем .

5.5 Подбор рабочей арматуры в вертикальных элементах колонны

5.5.1 Надкрановая часть

Так как в надкрановой части колонны моменты при различных комбинациях усилий одинаковые по знаку, то для этой части применяется двойное (несимметричное) армирование:

= 350 МПа, = 350 МПа (Класс арматуры А400).

Арматура назначается конструктивно, т.к. м² < 0.

Тогда при :

Принимаем: 3 ? 16, = 603 мм²



5.5.2 Подкрановая часть

Так как моменты в комбинациях усилий разные по знаку, принимаем симметричное армирование.

В плоскости изгиба:

- наружная ветвь:

Тогда

Принимаем: А400, 3,

- подкрановая ветвь:

Тогда

=

Так как , при :

Принимаем: А400, 3,

Из плоскости изгиба:

Тогда

Так как , при :



Принимаем: А400, 4,

Принятой арматуры по расчету в плоскости изгиба достаточно.

Принимаем:: А400, 4,

одноэтажный здание колонна

5.6 Подбор арматуры в распорках

Рисунок 13. Расчетная схема распорки

Принимаем: 3 ? 18 = 763 мм².

Проверка прочности по наклонной полосе между трещинами (наклонными):

Условие выполняется, размеры сечения достаточны.

Проверка прочности сечения (наклонного) по поперечной силе:



Условие выполняется, значит поперечное армирование не требуется.



Список литературы

1. Трепененков Р.И. Альбом чертежей конструкций и деталей промышленных зданий: Учеб. Пособие для вузов. - 3-е изд., перераб. И доп. - М.: Стройиздат, 1980;

2. СП 20.13330.2011. Нагрузки и воздействия. Актуализированная редакция СНиП 2.01.07 - 85*. - М., 2011. - 50 с.;

3. ГОСТ 25711 - 83. Краны мостовые электрические общего назначения грузоподъемностью от 5 до 50 т. - М.: Издательство стандартов, 1983. - 19 с.;

4. Шерешевский В.М. Железобетонные и каменные конструкции / В.М. Бондаренко, Р.О. Бакиров, В.Г. Назаренко, В.И. Римшин - М.: ВШ, 2008. - 887 с., ил.;

5. Байков В.Н., Сигалов Э.Е. Железобетонные конструкции. Общий курс. - М.: СИ, 1991. - 767 с., ил.;

6. Голышев А.Б. Проектирование железобетонных конструкций. Справочное пособие, - Киев: Будивельник, 1990.

Размещено на Allbest.ru

...