Введение
Одноэтажные здания широко применяются в промышленности. Выполняются они, как правило, каркасными из сборных железобетонных конструкций и во многих случаях оборудуются мостовыми и подвесными кранами значительной грузоподъемности, создающими большие усилия в несущих элементах здания.
Курсовой проект предусматривает расчет и конструирование основных несущих железобетонных конструкций одноэтажного промышленного задания.
Пространственный каркас здания условно разделяют на поперечные и продольные рамы.
Поперечная рама состоит из колонн, жестко соединенных с фундаментом, и ригелей. В качестве ригелей покрытия применяют балки, фермы или арки. Ригели соединяются с колоннами шарнирно. В этом случае достигается независимая типизация ригелей и колонн и пространства этажа. Поперечная рама воспринимает нагрузку от массы покрытия и других конструкций здания, а так же снеговые, ветровые и крановые нагрузки. Конструкция поперечной рамы должна обеспечивать пространственную жесткость здания в поперечном направлении.
В продольную раму входит ряд колонн, а так же горизонтальные конструкции покрытия, подкрановые балки, связи.
Продольные рамы воспринимают нагрузку, действующую в продольном направлении (ветровую, действующую на торец здания; крановую от продольного торможения крана). Продольная рама должна обеспечивать жесткость здания в продольном направлении.
При разработке проекта необходимо решить следующие вопросы:
- выполнить компоновку конструктивной схемы здания;
- выполнить статистический расчет поперечной рамы здания;
- рассчитать и законструировать колонну здания;
- выполнить расчет и конструирование основной несущей конструкции покрытия (балка);
- рассчитать фундамент под одну из колонн здания.
Расчет поперечной рамы здания
Данные для проектирования.
Бетон тяжелый класса В35 с расчетными характеристиками при коэффициенте условий работы бетона 
: 
; 
; 
; 
; 
. Обжатие производится при передаточной прочности бетона 
. Расчетные характеристики бетона для класса, численно равного передаточной прочности ( 
) и при 
: 
; 
; 
; 
; 
.
Предварительно напрягаемая арматура стержневая класса A-VI ( 
; 
; 
).
Ненапрягаемая арматура класса A-II ( 
; 
; 
).
Рис. 12. Опалубочные размеры решетчатой балки.
Предварительный подбор продольной напрягаемой арматуры.
Поскольку потери предварительного напряжения пока неизвестны, требуемую площадь сечения напрягаемой арматуры определим приближенно, а после вычисления потерь проверим несущую способность.
Рассмотрим сечение IV – IV как наиболее опасное: 
; 
при симметричном расположении напрягаемой арматуры по высоте нижнего пояса. В верхнем поясе балки предусматриваем конструктивную арматуру в количестве 4Ø12 A-II ( 
мм2), 
; в нижнем поясе – из 4Ø5 Вр-I ( 
мм2) в виде сетки, охватывающей напрягаемую арматуру.
1. Рабочая высота сечения
.
2. Граничная относительная высота сжатой зоны бетона
,
где 
;
;
;
при коэффициенте условий работы 
.
3. Устанавливаем положение границы сжатой зоны
, следовательно, нижняя граница сжатой зоны проходит в пределах верхнего пояса балки.
4. Вспомогательные коэффициенты (с учетом арматуры 
):
;
,
т.е. сжатой арматуры достаточно;
;
, принимаем 
.
5. Требуемая площадь сечения напрягаемой арматуры
.
Принимаем напрягаемую арматуру в количестве 2Ø12 A-VI + 4Ø16 A-VI ( 
мм2), которую распределяем равномерно по периметру нижнего пояса балки.
Определение прогиба балки
Для элементов покрытий зданий производственного назначения прогиб ограничивается эстетико-психологическими требованиями и определяется только от продолжительно действующих нагрузок (постоянных и временных длительно действующих).
Решетчатая балка представляет сквозной стержень переменного сечения, прогиб которого приближенно можно определить по формуле
где - кривизна на опоре (сечение 0 – 0); - кривизна в сечении на расстоянии 
от опоры; - кривизна в сечении на расстоянии 
от опоры; - кривизна в сечении посреди пролета.
Значения этих кривизн определяются при отсутствии трещин в растянутой зоне. При действии момента 
от постоянной и временной длительной нагрузок трещины во всех расчетных сечениях отсутствуют ( 
), и полные кривизны в сечениях должны определяться по формуле
,
где - кривизна от кратковременных нагрузок;
– кривизна от постоянных и временных длительно действующих нагрузок;
– кривизна выгиба элемента от действия усилия предварительного обжатия;
– кривизна выгиба от усадки и ползучести бетона при длительном действии усилия обжатия.
Здесь 
- относительные деформации усадки и ползучести бетона соответственно на уровне растянутой арматуры и крайнего сжатого волокна бетона
; 
;
где 
-для тяжелого бетона; 
- при продолжительном действии нагрузки и влажности воздуха 40…75%.
Кривизны в расчетных сечениях вычислены по этим формулам в таблице 6. При этом принимается не менее .
Прогиб балки от продолжительной нагрузки
,
где 
- предельно допустимы прогиб.
Таблица 6
Определение кривизн в расчетных сечениях балки
| Формула для вычисления параметров | Величины параметров в сечениях | |||
| 0 – 0 | I – I | III – III | V – V | |
| 
| 
| 
| 
|
| 
| 
| 
| 
|
| 
| 
| 
| 
|
| 
| 
| 
| 
|
| 
| 
| 
| 
|
| 
| 
| 
| |
|
|
|
|
|
| 
| 
| 
| |
Примечание. Значения коэффициентов 
и 
приняты для сечений с начальными трещинами в сжатой зоне (сеч. I – I табл. 4); 
для сечений без начальных трещин в сжатой зоне (сеч. 0 – 0, III – III, V – V).
Армирование решетчатой балки приведена на рисунке 15.
Рис. 15. Армирование решетчатой балки.
Данные для проектирования.
Фундамент проектируется из бетона класса В25 с расчетными характеристиками при 
: 
, 
, 
. Арматура подошвы класса A-II ( ). Расчетное сопротивление грунта основания 
, средний вес материала фундамента и грунта на нем . Под фундаментом предусматривается бетонная подготовка из бетона класса В3,5 толщиной 100 мм. Глубину заложения подошвы фундамента не обусловлена глубиной промерзания грунта, технологическими или иными особенностями здания.
На фундамент в уровне его обреза передаются от колонны следующие усилия:
1. Комбинация 
(загружение 135912, табл. РСУ, прил. 1):
, 
, 
.
при 
: 
, 
, 
.
2. Комбинация 
(загружение 1246711, табл. РСУ, прил. 1):
, 
, 
.
при : 
, 
, 
.
Подбор арматуры подошвы
Площадь сечения рабочей арматуры подошвы подбирается в обоих направлениях и вычисляется по формуле:
.
Подбор арматуры в направлении длинной стороны.
Рассматриваются сечения: I – I – по грани подколонника; II – II – по грани колонны (рис. 16).
Рис. 16. Размеры и расчетные сечения фундамента.
Сечение I – I ( 
):
;
;
.
Сечение II – II ( 
):
;
;
.
Принимаем в направлении длиной стороны подошвы 17Ø14 А-II ( 
) с шагом 200 мм.
Подбор арматуры в направлении короткой стороны.
Расчет ведем по среднему давлению по подошве 
. Учитываем, что стержни этого направления будут во втором ряду, поэтому рабочая высота 
. Полагаем, что диаметр стержней вдоль короткой стороны будет не более 14 мм. Рассматриваются сечения по граням тех же уступов, что и в направлении длинной стороны.
Сечение I’ – I’ ( 
):
;
.
Сечение II’ – II’ ( 
):
;
.
Принимаем в направлении длиной стороны подошвы 14Ø12 А-II (
) с шагом 200 мм.
Подошву армируем двумя плоскими сетками С1 и С2, укладываемыми друг на друга; при этом шаг стержней в каждой сетке составляет 200 мм. Так как размер одной стороны фундамента превышают 3 м, то в сетке С2 стержни в направлении длиной стороны составляют 0,8 длины стержней тех же направлений в сетке С1 (рис. 13).
4.8. Расчет подколонника и его стаканной части.
При толщине стенок стакана поверху 
стенки стакана необходимо армировать продольной и поперечной арматурой по расчету.
Подбор продольной арматуры.
Продольная арматура подбирается на внецентренное сжатие в сечениях III - III и IV – IV (рис. 17).
Рис. 17. К расчету подколонника.
Сечение III – III приводим к эквивалентному двутавровому:
;
;
;
.
Армирование подколонника принимаем симметричным, 
.
Усилия в сечении III – III:
;
;
.
Проверяем положение нулевой линии:
.
Нейтральная линия проходит в полке, поэтому арматуру подбираем как для прямоугольного сечения шириной 
и рабочей высотой 
.
Эксцентриситет продольной силы относительно центра тяжести растянутой арматуры:
.
Вспомогательные коэффициенты:
;
;
.
Требуемая площадь сечения симметричной арматуры:
.
По расчету продольная арматура не требуется, но по конструктивным требованиям ее количество должно быть не менее 0,05% площади поперечного сечения подколонника:
.
Принимаем по 6 Ø14 А-II ( 
) у граней подколонника, перпендикулярных плоскости изгиба. У смежных граней, параллельных плоскости изгиба, принимаем стержни минимально допустимого диаметра с шагом не более 400 мм, т.е. по 4 Ø10 А-II.
В сечении IV – IV усилия незначительно больше, чем в сечении III – III, поэтому арматуру оставляем без изменений.
Подбор поперечной арматуры стакана.
Стенки стакана армируют горизонтальными плоскимим сетками. Стержни сеток диаметром не менее 8 мм располагаются у наружных и внутренних граней стакана (рис. 11). Шаг сеток 100÷200 мм. Обычно задаются расположением сеток по высоте стакана, а диаметр стержней определяют расчетом.
Расчет производится в зависимости от величины эксцентриситета продольной силы, причем усилия M и N принимаются в уровне нижнего торца колонны.
Комбинация :
;
;
.
Комбинация :
;
;
.
Расчетной является комбинация .
Принимаем сетки из арматуры А-I ( 
) с шагом 200 мм; верхняя сетка устанавливается на расстоянии 50 мм от верха стакана.
При 
рассматривается наклонное сечение, проходящее через точку 
поворота колонны, т.е. момент от всех усилий относительно точки должен быть воспринят поперечной арматурой стакана. Требуемая площадь сечения арматуры одного уровня в этом случае равна:
,
где 
- расстояние от отметки ±0,000 до торца колонны;
- усилие от колонны на уровне верха стакана;
- сумма расстояний от каждого ряда сеток до нижнего торца колонны (см. рис. 15).
.
При четырех рабочих стержнях в сетке требуемая площадь одного стержня равна:
.
Принимаем стержни Ø10 А-I ( 
).
Армирование фундамента и его арматурные изделия приведены на рис. 12.
Расчет фундамента также выполняем в ПК МОНОМАХ 4.2. Результаты автоматизированного расчета фундамента приведены в приложении 3. Сравнение результатов ручного и автоматизированного расчетов фундамента приведено в таблице 7.
Таблица 7.
| Материалы | Ручной расчет | Расчет в ПК МОНОМАХ 4.2. | Разность, % |
| Бетон, м3 | 5,13 | 5,22 | -1,72 |
| Арматура рабочая, кг | 165,96 | 161,94 | +2,42 |
| Арматура конструктивная, кг | 21,32 | 24,62 | -13,4 |
Рис. 18. Армирование фундамента.
Рис. 19. Сечения и арматурные изделия для фундамента.
Приложение 1
Приложение 2
Введение
Одноэтажные здания широко применяются в промышленности. Выполняются они, как правило, каркасными из сборных железобетонных конструкций и во многих случаях оборудуются мостовыми и подвесными кранами значительной грузоподъемности, создающими большие усилия в несущих элементах здания.
Курсовой проект предусматривает расчет и конструирование основных несущих железобетонных конструкций одноэтажного промышленного задания.
Пространственный каркас здания условно разделяют на поперечные и продольные рамы.
Поперечная рама состоит из колонн, жестко соединенных с фундаментом, и ригелей. В качестве ригелей покрытия применяют балки, фермы или арки. Ригели соединяются с колоннами шарнирно. В этом случае достигается независимая типизация ригелей и колонн и пространства этажа. Поперечная рама воспринимает нагрузку от массы покрытия и других конструкций здания, а так же снеговые, ветровые и крановые нагрузки. Конструкция поперечной рамы должна обеспечивать пространственную жесткость здания в поперечном направлении.
В продольную раму входит ряд колонн, а так же горизонтальные конструкции покрытия, подкрановые балки, связи.
Продольные рамы воспринимают нагрузку, действующую в продольном направлении (ветровую, действующую на торец здания; крановую от продольного торможения крана). Продольная рама должна обеспечивать жесткость здания в продольном направлении.
При разработке проекта необходимо решить следующие вопросы:
- выполнить компоновку конструктивной схемы здания;
- выполнить статистический расчет поперечной рамы здания;
- рассчитать и законструировать колонну здания;
- выполнить расчет и конструирование основной несущей конструкции покрытия (балка);
- рассчитать фундамент под одну из колонн здания.
Компоновка конструктивной схемы здания
В курсовом проекте необходимо запроектировать конструкции одноэтажного трехпролетного промышленного здания. Сетка колонн одноэтажного промышленного здания принимается по заданию, 
.
Привязка крайних колонн к продольным координационным осям составляет 250 мм, так как шаг колонн 12 м. Привязка колонн в торце здания и у температурного шва к поперечным координационным осям 500 мм.
Высота внутреннего помещения здания определяется технологическими условиями и назначается исходя из заданной отметки верха подкранового рельса . Высота колонны в нижней части от обреза фундамента до верха подкрановой консоли определяется по формуле:
;
- высота подкрановой балки, 
;
- высота рельса, 
;
- толщина конструкции пола, 
Высота колонны от консоли до низа конструкции покрытия определяется по формуле:
;
- зазор, необходимый для нормальной работы крана, 
мм.
Полная расчетная высота колонны:
.
Высота здания:
.
В курсовом проекте принимаем безпрогонную схему покрытия с поперечным расположением ригелей. В качестве основной несущей конструкции принята двускатная стропильная балка пролетом 12 м. Балки устанавливают на колонны с шагом 12 м. Плиты покрытия - железобетонные ребристые с предварительно напряженной арматурой, размером 3×12 м.
Здание длиной 96 м разделено поперечным температурно-усадочным швом на 2 блока длиной 48 м каждый. Температурно-усадочный шов выполняется на спаренных колоннах с доведением шва да обреза фундамента.
По продольным рядам колонн в средних пролетах температурных блоков устанавливают вертикальные портальные связи из стального проката. Они устраиваются на высоту от пола здания до низа подкрановых балок и привариваются к закладным деталям колонн. По верху колонны связывают распорками. Так как высота ригелей на опорах не превышает 800 мм и имеется жесткое опорное ребро, вертикальные связевые фермы покрытия не устанавливаются.
Поперечное сечение крайних колонн назначаем сплошным прямоугольным.
Высота сечения в надкрановой части назначается из условия размещения кранового оборудования и зависит от привязки. При привязке крайних колонн к продольным координационным осям 250 мм имеем:
;
- расстояние от оси кранового рельса до края моста, зависит от грузоподъемности крана, принимается по ГОСТам на кран; для крана с грузоподъемностью 15/3 т 
;
0,07 м - необходимый зазор между краем моста и колонной для нормальной эксплуатации крана.
Принимаем 
.
Высота сечения подкрановой части сплошных колонн определяется условиями прочности и пространственной жесткости здания:
.
Принимаем 
.
Ширина сечения колонны по требованиям жесткости:
;
.
Принимаем 
.
Поперечное сечение средних колонн назначаем сплошным.
Высота сечения в надкрановой части средних колонн назначают с учетом опирания двух ригелей непосредственно на торец колонны. Принимаем .
Высота сечения подкрановой части сплошных колонн определяется условиями прочности и пространственной жесткости здания:
.
Принимаем 
.
Ширина сечения колонны по требованиям жесткости:
;
.
Принимаем .
Рис. 3. Принятые размеры крайней колонны.
Рис. 4. Принятые размеры средней колонны.
Дата: 2019-12-10, просмотров: 246.
