Компоновка сборного железобетонного каркаса здания с установлением геометрических параметров

Содержание

 

1. Исходные данные

2. Компоновка сборного железобетонного каркаса здания с установлением геометрических параметров

3. Определение нагрузок на раму

3.1 Постоянная нагрузка

3.2 Временные нагрузки

4. Статический расчет рамы

5. Расчет сплошной колонны ряда А

5.1 Данные для проектирования

5.2 Расчет надкрановой части колонны

5.3 Расчет подкрановой части колонны

6. Конструирование и расчет фундамента под колонну ряда А

6.1 Данные для проектирования

6.2 Подбор арматуры подошвы

6.3 Расчет подколонника и его стаканной части

7. Расчет предварительно напряженной безраскосной фермы пролетом

L = 18 м

7.1 Данные для проектирования

7.2 Определение нагрузок на ферму

7.3Определение усилий в стержнях фермы

7.4 Расчет сечений элементов фермы

Задание № 1

 

на курсовой проект по железобетонным конструкциям №3 «Проектирование сборных железобетонных элементов каркаса одноэтажного промышленного здания»

 

Исходные данные

1. Назначение зданияодноэтажное промышленное

2. Место строительств Уфа

3. Количество пролетов2

4. Размеры пролетов, м18

5. Длина здания, м.72м

6. Отметка низа стропильных конструкций, м10, 8

7. Условное расчетное сопротивление грунта, МПа 0, 1

8. Наличие фонаря нет

9. Тепловой режим здания отапливаемое

10.  Вид кранов и количество в пролете по два мостовых электрических крана в пролете;

11.  Грузоподъемность кранов, т30

12.  Выполнить расчет и конструирование следующих сборных элементов каркаса:

- Ригель перекрытия (стропильная конструкция) К-7

- Колонна крайнего ряда

- Фундамент под колонну

13. Дополнительные требования:

- шаг колонн, м 12

- шаг стропильных конструкций, м 6

Компоновка сборного железобетонного каркаса здания с установлением геометрических параметров

В качестве основных несущих конструкций покрытия принимаем сегментные раскосные фермы пролетами L₁ = 18 м, L₂ = 18 м. Плиты покрытия железобетонные предварительно напряженные ребристые 3х6 м.

 

Рис.1. Поперечный разрез

 

Колонны крайнего и среднего рядов - сплошные. Привязка координатных осей крайних рядов «250», привязка осей крановых путей λ = 750 мм.

 

Рис.2. Узлы рамы.

Дополнительные данные:

- габаритный размер крана по высоте Н = 2750 мм (для крана грузоподъемностью Q = 30/5 т);

- высота подкранового рельса КР-70 с прокладками 150 мм;

- высота подкрановой балки 1400 мм;

Определение нагрузок на раму

 

Постоянная нагрузка

 

Нагрузка от веса покрытия приведена в таблице 1.

 

Таблица 1

Нагрузка от веса покрытия

	Нормативная	Коэффициент	Расчетная
Собственный вес	нагрузка,	надежности	нагрузка,
	Н/м²	по нагрузке	Н/м²
Железобетонных ребристых	2050	1, 1	2255
плит покрытия размером в
плане 3х6 м с учетом
заливки швов
Обмазочной пароизоляции	50	1, 1	60
Утеплитель (готовые плиты) мин/ват	160	1, 2	190
Асфальтовой стяжки толщиной	350	1, 3	455
2 см
Рулонного ковра	200	1, 3	260
ИТОГО	-	-	3220

 

Нагрузки от покрытия собираем с грузовых площадей, равных 9х6 м для колонн по рядам А и В, 18х6 – для В. Нагрузки от массы подкрановых балок, крановых путей, стеновых панелей, от ветра собираем с полосы 12 м, равной по ширине раме – блоку.

Массы основных несущих конструкций:

стропильная ферма L = 18 м: масса 6, 0 т, вес 60 кН;

подстропильная ферма L = 12 м: масса 9, 4 т, 94 кН;

подкрановая балка L = 12 м: масса 12 т, 125 кН.

Расчетные нагрузки:

На одну колонну по рядам:

- от веса покрытия G = 3, 22∙ 9∙ 12 = 347, 76 кН;

- от фермы G = 60/2∙ 1, 1∙ 0, 95 = 33 кН;

- от подстропильной фермы G = 94/2∙ 1, 1∙ 0, 95 = 51, 7 кН;

Расчетная нагрузка на крайнюю колонну: F₁=516, 2 кН,

на среднюю колонну: F₂=1032, 3 кН эксцентриситет нагрузки F_{1, 2} относительно геометрической оси надкрановой части колонны

 

е = 425 - h₁/2 = 425 – 600/2 = 125 мм;

 

- от веса надкрановой части одной колонны

 

F₃ = bh₁H₁γ γ _fγ _n = 0, 5∙ 0, 6∙ 4, 2∙ 25∙ 1, 1∙ 0, 95 = 32, 9 кН;

 

Расчетная нагрузка от веса подкрановых частей: крайняя колонна – F₄ = 51, 7 кН, средняя колонна – F₅ = 90 кН эксцентриситет нагрузки F_{3, 4, 5} относительно геометрической оси подкрановой части колонны

 

е = (h₂ - h₁)/2 = (1000 – 600)/2 = 200 мм;

 

- от стеновых панелей толщиной 300 мм и заполнения оконных проемов от отметки 10, 95 м до 17, 25м.

 

F₆ = (2, 5∙ 5, 4 + 0, 4∙ 2, 4)∙ 12∙ 1, 1∙ 0, 95 = 181, 3 кН;

 

эксцентриситет нагрузки F₆ относительно геометрической оси подкрановой части колонны

 

е_w = (t_w + h₂)/2 = (300 + 1000)/2 = 650 мм;

 

- от веса подкрановых балок и кранового пути

F₇ = 120∙ 1, 1∙ 0, 95 = 125, 4 кН;

 

эксцентриситет нагрузки F₇ относительно подкрановой части колонны

 

е₃ = 250 + λ – h₂/2 = 250 + 750 – 1000/2 = 500 мм.

 

Временные нагрузки

Снеговая нагрузка

Снеговой район для г. Уфа – V.

Вес снегового покрова на 1 м² проекции покрытия для IV района, согласно главе СНиП 2.01.07-85 «Нагрузки и воздействия», S₀ = 2 кПа = 2 кН/м².

Так как уклон кровли < 12%, средняя скорость ветра за три наиболее холодных месяца υ = 3 м/с > 2 м/с снижают коэффициент перехода μ = 1 умножением на коэффициент k:

 

k = 1, 2 – 0, 1∙ υ = 1, 2 – 0, 1·3 = 0, 9, т.е.

kμ = 1∙ 0, 9.

 

Расчетная снеговая нагрузка при

 

kμ = 0, 8; γ _f = 1, 4; γ _n = 0, 95;

 

на крайние колонны:

 

S₁ = S₀kμ a(l/2)γ _fγ _n = 2∙ 0, 9∙ 12(18/2)∙ 1, 4∙ 0, 95 = 258, 6 кН;

 

на средние колонны:

S₂ = 2, 4∙ 0, 8∙ 12(24/2 + 18/2)∙ 1, 4∙ 0, 95 = 643, 5 кН.

 

Крановые нагрузки

Кран Q = 30/5 т

Вес поднимаемого груза Q = 300 кН.

Пролет крана 16, 5 м.

Согласно стандарту на мостовые краны база крана М = 630 см, расстояние между колесами К = 510 см, вес тележки G_п = 87 кН, вес крана G_кр = 520 кН, F_{n, max} = 315 кН, F_{n, min} = 58 кН.

Расчетное максимальное давление на колесо крана при γ _f = 1, 1:

 

F_max = F_{n, max}γ _fγ _n = 315·1, 1·0, 95 = 330 кН,

F_min = F_{n, min}γ _fγ _n = 58·1, 1·0, 95 = 60 кН.

 

Расчетная тормозная сила на одно колесо

 

Н_max = (Q + G_n)0, 5γ _fγ _n/20 = (300 + 87)∙ 0, 5∙ 1, 1∙ 0, 95/20 = 10, 1 кН.

 

Вертикальная крановая нагрузка на колонны от двух сближенных кранов с коэффициентом сочетаний ψ = 0, 85:

 

D_max = F_maxψ ∑ y = 330∙ 0, 85∙ 3, 3 = 925, 6 кН,

D_min = 60∙ 0, 85∙ 3, 3 = 168, 3 кН, где

 

∑ y = 3, 3 сумма ординат линий влияния давления двух подкрановых балок на колонну.

Рис.3. Линии влияния давления на колонну крана Q = 30/5 т.

 

Вертикальная крановая нагрузка на колонны от четырех сближенных кранов с коэффициентом сочетаний ψ = 0, 7

 

D_max^4-х = 2∙ 0, 7∙ 3, 3∙ 330 = 1524, 6 кН.

 

Горизонтальная крановая нагрузка на колонну от двух кранов при поперечном торможении:

 

Н = Н_minψ ∑ y = 0.57(300+87)/20 = 9, 6 кН.

H=9, 6∙ 0, 85∙ 3, 3=27, 1

 

Ветровая нагрузка

Ветровой район для г. Уфы – II.

Для II–го района скоростной напор ветра ω ₀ = 0, 3 кПа; коэффициент надежности по нагрузке γ _f = 1, 4. Коэффициент k, учитывающий изменение ветрового давления по высоте здания для типов местности Б:

Аэродинамические коэффициенты для вертикальных стен:

с = 0, 8 – с наветренной стороны;

с = - 0, 6 – с заветренной.

на отм. 10, 800 k₁ = 1, 08;

на отм. 14, 370 k₂ =1, 1.

Скоростной напор ветра:

на отм. 5, 000 ω ₁ = 0, 75∙ ω ₀∙ с = 0, 75∙ 0, 3∙ 0, 8 = 0, 285 кПа;

на отм. 10, 000 ω ₂ = 1, 0∙ ω ₀∙ с = 1, 0∙ 0, 3∙ 0, 8 = 0, 38 кПа;

на отм. 10, 800 ω ₃ = 1, 08∙ ω ₀∙ с = 1, 08∙ 0, 3∙ 0, 8 = 0, 433 кПа;

на отм. 14, 370 ω ₄ = 1, 1∙ ω ₀∙ с = 1, 1∙ 0, 3∙ 0, 8 = 0, 45 кПа.

Переменный по высоте колонны скоростной напор заменяем равномерно распределенным, эквивалентным по моменту в заделке колнны:

с наветренной стороны

 

ω _а = 2М_а/Н² = 2[180∙ 5²/2 + (180 + 240)(10 – 5)((10 – 5)/2 + 5)/2 +

+ (240 + 245)(10, 8 – 10)((10, 8 – 10)/2 + 10)/2]/10, 8² = 0, 21 кПа,

 

где М_а – момент в заделке от фактической ветровой нагрузки.

с подветренной стороны

 

ω _р = (0, 5/0, 8)∙ 210 = 130 кН/м.

 

Расчетная погонная нагрузка на колонну крайнего ряда до отметки 10, 8 м: с наветренной стороны

 

Р_а = ω _а∙ а∙ γ _f∙ γ _n = 0, 21∙ 12∙ 1, 4∙ 0, 95 = 3, 3 кН/м;

 

с подветренной стороны

 

Р_р = 0, 13∙ 12∙ 1, 4∙ 0, 95 = 2, 075 кН/м.

 

Нагрузка от ветрового давления на надколонную часть здания (шатер покрытия) выше отметки 10, 8 м приводим к сосредоточенной силе по формуле:

 

W = (с₁ + с₂)(ω _eq + ω _max)(Н_max – Н₀)а/2 = [(0, 8 + 0, 5)(0, 26 + 0, 245(14, 37 –

- 10, 8)/2]∙ 12∙ 1, 4∙ 0, 95 = 18, 5 кН.

 

Сосредоточенная сила W условно считается приложенной на уровне верха колонны.

Статический расчет рамы

 

Усилия в колоннах рамы от постоянной нагрузки

Продольная сила F₁ = 516, 2 на крайней колонне действует с эксцентриситетом е₁ = 0, 125 м. В верхней части момент М₁ = F₁е₁ =

= 516, 2∙ 0, 125 = 64, 53 кН∙ м.

В подкрановой части кроме силы F₁ = 516, 2 кН, приложенной с эксцентриситетом е₂ = 0, 2 м, действует: расчетная нагрузка от стеновых панелей F₆ = 181, 3 кН с е_w = 0, 65 м; расчетная нагрузка от подкрановых балок F₇ = 125, 4 кН с е₃ = 0, 5 м; расчетная нагрузка от надкрановой части колонны F₃ = 32, 9 кН с е₂ = 0, 2м.

Суммарное значение момента

 

М₂ = -165 кН∙ м.

 

Усилия в колоннах от снеговой нагрузки

 

Снеговая нагрузка S₁ = 258, 6 кН на крайней колонне действует с эксцентриситетом е₁ = 0, 125 м. В верхней части момент М₁ = S₁е₁ =

= 258, 6∙ 0, 125 = 32, 3 кН∙ м.

В подкрановой части S₁ = 258, 6 кН, приложена с эксцентриситетом е₂=0, 12м

В подкрановой части момент М₂ = -258, 6∙ 0, 2 = 51, 7 кН∙ м.

Усилия в колоннах от ветровой нагрузки

Расчетная погонная нагрузка на колонну крайнего ряда до отметки 10, 8 м: с наветренной стороны

 

ω _а = 3.3 кН/м;

 

с заветренной стороны

ω _р = 2.1 кН/м.

 

Нагрузка от ветрового давления на надколонную часть здания (шатер покрытия) выше отметки 10, 8 м.

 

W = 18, 5 кН.

 

Усилия в колоннах от крановой нагрузки

Рассматриваем следующие виды загружения:

1) М_max на крайней колонне и M_min на средней;

2) М_max на средней и M_min на крайней колонне;

3) четыре крана с М_max на средней колонне;

4) тормозная сила на крайней колонне;

5) тормозная сила на средней колонне.

1. В первом случае на крайней колонне сила D_max = 925, 6 кН приложена с эксцентриситетом е₃ = 0, 5 м.

Момент в узле

 

М_max = 925, 6∙ 0, 5 = 462, 8 кН∙ м.

 

Одновременно на средней колонне действует сила D_min = 168, 3 кН с эксцентриситетом е = λ = 0, 75 м.

2. В первом случае на крайней колонне сила D_min = 168, 3 кН приложена с эксцентриситетом е₃ = 0, 5 м.

Момент в узле

 

М_min = 168, 3∙ 0, 5 = 84, 2 кН∙ м.

 

Одновременно на средней колонне действует сила D_max = 925, 6 кН с эксцентриситетом е = λ = 0, 75 м.

При этом

 

М_max = 925, 6 ∙ 0, 75 = 694, 2 кН∙ м

 

3. Для третьего случая суммарный момент

 

D_max = 925, 6 кН

М_max = 0кН∙ м.

 

на крайней колонне сила D_min = 168, 3 кН приложена с эксцентриситетом

 

е₃ = 0, 5 м.

 

Момент в узле

 

М_min = 168, 3∙ 0, 5 = 84, 2 кН∙ м.

 

Таблица 2

Таблица усилий в сечениях колонн

Управление