Подбор типовых конструкций и компоновка конструктивной схемы здания

Оглавление

Введение……………………………………………………………………………….……....5

1. Подбор типовых конструкций и компоновка конструктивной схемы здания..6

2. Компоновка поперечной рамы………………………………………………..…………6

2.1. Определение размера колонн по высоте…………………………...………..7

2.2. Определение постоянной нагрузки на раму………...……………...……….7

2.3. Определение временной нагрузки на раму……….......………………..........8

3. Расчет и конструирование ступенчатой двухветвевой колонны……..…..…17

3.1. Исходные данные….………………………………….…………………………17

3.2. Надкрановая часть колонны…….…………….….………………………..…17

3.3. Подкрановая часть колонны……...………….………………….………..…..26

3.4. Расчет распорки колонны……...……………..………….….…………..……30

4. Расчет фундамента под крайнюю колонну………………………..............…...…31

4.1. Конструктивное решение………….............................................................31

4.2. Определение нагрузок и усилий, действующих на основание и     фундамент………….....................................................................................................32

4.3. Определение размеров подошвы фундамента…………...........................33

4.4. Расчет плитной части фундамента…………..........................................34

4.5. Расчет плитной части фундамента на продавливание…………….....36

4.5. Расчет стакана фундамента……………...................................................37

5. Расчет предварительно напряженной фермы с параллельными поясами…39

5.1. Исходные данные…….………………………………………………….……...39

5.2. Подсчет нагрузок…………………………………………....………………...39

5.3. Определение усилий в элементах фермы….…………………..…………40

5.4.Расчет элементов фермы…………………………………………………….41

5.4.1.Расчет нижнего пояса фермы………………………………………….41

5.4.2.Расчет верхнего пояса фермы………………………………..……….45

5.4.3.Расчет элементов решетки фермы………………………………….46

Заключение……………………………………………………………………….…..……50

Литература…………………………………………………………………….…………51

 

 

РЕФЕРАТ

            Проектирование основных несущих конструкций одноэтажного промышленного здания. Пояснительная записка к курсовому проекту по дисциплине «Железобетонные конструкции»: 70 02 01 / БрГТУ– Брест, 2009. – 51 с., 19 рис., 6 табл., 7 ист.

           Ключевые слова: бетон, арматура, прочность, ригель, колонна, фундамент, напрягаемая арматура, стык, группы предельных состояний, нагрузки.

           Пояснительная записка содержит: результаты расчета и конструирования железобетонных элементов основных несущих конструкций одноэтажного промышленного здания.

 

 

 

 

 

Подбор типовых конструкций и компоновка          конструктивной схемы здания

 

При компоновке конструктивной схемы здания решают следующие вопросы: выбор и компоновку конструктивной схемы покрытия; разбивку здания на температурные отсеки; выбор схемы связей, обеспечивающих пространственную жёсткость здания и жёсткость диска покрытия; компоновку поперечной рамы.

В нашем одноэтажном промышленном здании основным конструктивным решением покрытий являются ребристые панели длиной 18м, укладываемые на стропильные конструкции в направлении поперечных рам (перекрываемого пролёта). В качестве стропильных конструкций используем балки.

Для обеспечения жёсткости здания в целом, а также жёсткости его элементов (покрытия, торцевых стен) в конструктивной схеме предусматривается система горизонтальных и вертикальных связей.

Компоновка поперечной рамы

 

Поперечная рама одноэтажного промышленного здания из сборных ж/б элементов состоит из стоек, защемлённых в фундаментах, и ригелей, соединённых со стойками шарнирно. Ригели при статическом расчёте рамы принимаются абсолютно жёсткими. 

При компоновке поперечной рамы определяют: размеры колонн по высоте; типы колонн и размеры сечений их элементов; привязку колонн к разбивочным осям здания; расстояние между осями подкрановых путей и разбивочными осями - =750мм; принципиальную схему вертикальных ограждающих конструкций.

Рис.1. Поперечный разрез здания.

Определение размера колонн по высоте

Размеры колонн по высоте определяют, исходя из заданной отметки оголовка подкранового рельса равной . Высота надкрановой части ступенчатой колонны определяем из выражения по рис. 3.1.

Колонны принимаем сквозные.

   

Высота подкрановой части колонны:

    

Полная высота колонны:  

Габаритный размер колонны:      

Принимаем , тогда

Привязку крайних колонн к разбивочным осям принимаем нулевой.

На основании полученных результатов принимаем следующий вид колонн со следующими размерами: крайняя колонна ; ; ; ; средняя колонна ; ; ;

 

Рис.4. Схема приложения нагрузки на раму

 

Расчетная схема поперечной рамы представляет собой двухпролетную, одноэтажную статически неопределимую стержневую систему из вертикальных стоек защемленных снизу и шарнирно связанных с ними жестких ригелей в виде балок. Расчет рам выполняется методом перемещения канонических уравнений.

М, V и N в расчетных сечениях колонн определяются как в вертикальных консольных стержнях загруженных внешней нагрузкой и реакцией R_с.

С целью уменьшения объема статических расчетов поперечной рамы от отдельного вида воздействий производим с помощью ЭВМ по программе “RAMAGB”. Результаты расчета приведем в таблице 2 и отображены в виде эпюр М на рисунке 6. Расчетные сечения являются сечения в уровне верха 1-1, низа 2-2 надкрановой части и в уровне верха ( сечение 3-3 ) и низа 4-4 подкрановой части колонны.

 

Таблица. 3.
Сечение	Усилия	Сочетания усилий
		I основное			II основное
		Mmax	Mmin	Nmax	Mmax	Mmin	Nmax
		1+3+13	1+(5+9)+15	1+3	1+2+13	1+(4+8)+15	1+2
	Msd	18.82	-20.68	16.78	18.16	-29.96	16.11
	Nsd	381.83	325.13	381.83	357.36	276.36	357.36
2-2	Vsd	12.47	-3.31	10.11	11.52	-7.19	9.16
	Msdlt	14.94	-4.55	14.94	16.11	-24.70	16.11
	Nsdlt	349.43	325.13	349.43	357.36	276.36	357.36
		1+(5+9)+13	1+3+15	1+3+(5+9)	1+(4+8)+13	1+2+13	1+3+(4+8)
	Msd	7.30	-90.24	-9.12	36.86	-78.50	-10.40
	Nsd	712.25	448.25	768.95	733.69	413.82	790.39
3-3	Vsd	13.49	7.67	12.10	12.61	11.52	11.23
	Msdlt	-23.20	-76.77	-29.35	34.81	-80.55	28.65
	Nsdlt	591.99	415.85	616.29	733.69	413.82	757.99
		1+(5+9)+13	1+3+15	1+3+(5+9)	1+(4+8)+13	1+3+14	1+3+(4+8)
	Msd	66.31	-79.91	-37.21	88.08	-97.56	41.44
	Nsd	809.00	545.00	865.70	815.93	471.76	872.63
4-4	Vsd	19.61	3.84	12.10	18.73	-1.71	11.23
	Msdlt	-32.42	-40.61	-35.73	88.08	-93.15	45.85
	Nsdlt	688.74	512.60	713.04	735.75	439.36	840.23

 

 

Исходные данные.

Бетон тяжелый класса , подвергнутый тепловой обработке при атмосферном давлении.

 (табл. 6.2 [1]), ‰,

Арматура класса S400:

‰,

 

Надкрановая часть колонны.

Размеры прямоугольного сечения надкрановой части сечения:

b = 400 мм; h = 380 мм; с = 40 мм.

Полезная высота сечения: d = h – c = 380 – 40 = 340 мм.

Подбор площади сечения рабочей арматуры производим для двух расчетных сочетаний усилий в сечении 2 - 2 (табл. 3):

− для : , , ,

(1+3+13) − отсутствует крановая нагрузка.

− для : , , ,

(1+(4+8)+15) − присутствует крановая нагрузка.

Расчетная длина надкрановой части в плоскости изгиба по табл. 7.4 [1]:

−  − без учета нагрузки от кранов;

−  − с учетом нагрузки от кранов.

Радиус инерции сечения:

.

Расчет из плоскости изгиба.

Расчетная длина надкрановой части колонны из плоскости изгиба принимается равной  Гибкость из плоскости изгиба , что меньше чем гибкость в плоскости изгиба  В этом случае расчет прочности с учетом устойчивости из плоскости изгиба можно не производить.

Подкрановая часть колонны.

Сечение подкрановой части колонны состоит из двух ветвей. Расстояние между осями ветвей с=800мм, высота сечения h_с=1000мм, ширина сечения b_c=400мм, высота сечения ветви h_в=200мм.

Рабочая высота сечения ветви:

.

Средний шаг распорок:

где – свободная длина надкрановой части колонны выше уровня пола;

                                                                                   

n – число панелей двухветвевой колонны.  

Расчетная длина подкрановой части в плоскости изгиба:

.

Расчет прочности подкрановой части сечения колонны производим по максимальным комбинационным сочетаниям усилий, принятых для сечений 4 – 4.

для М _{sd, max}:  (сечение 4-4; 1, 13, 4+8).

для M_{sd, min}:  (сечение 4-4; 1, 14, 3).

Приведенный радиус инерции сечения сквозной колонны в плоскости изгиба:

 

Расчет наружной ветви.

Расчетный эксцентриситет:

;

;

Тогда .  

  .

Предполагая, что сечение находится в области деформирования 2 (k_s1=k_s2=1, 0) определяем для симметричного армирования (т.к эпюра изгибающих моментов двухзначна в пределах элемента) величину относительной высоты сжатой зоны по выражению:

   

Поскольку , т.е. сечение находится в области деформирования 2, расчет производим по случаю больших эксцентриситетов.

Арматуру в наружной ветви части колонны устанавливаем по конструктивным соображениям.

где .

Минимальное количество арматуры  принимаем по :

 

Принимаем армирование 2Ø 16 ( ) с наружной и внутренней грани сечения наружной ветви.

 

Расчет подкрановой ветви.

Расчетный эксцентриситет:

; .

Тогда .

    .

Тогда

Предполагая, что сечение находится в области деформирования 2 (k_s1=k_s2=1, 0) определяем для симметричного армирования (т.к эпюра изгибающих моментов двухзначна в пределах элемента) величину относительной высоты сжатой зоны по выражению:

   

Поскольку , т.е. сечение находится в области деформирования 2, расчет производим по случаю больших эксцентриситетов.

Арматуру в подкрановой ветви части колонны устанавливаем по конструктивным соображениям.

где .

 Минимальное количество арматуры  принимаем по :  

Принимаем армирование 2Ø 16 ( ).

По результатам расчёта устанавливаем коэффициент продольного армирования:

.

 

Расчет наружной ветви.

Расчетный эксцентриситет:

;

; .

Тогда .

. 

Предполагая, что сечение находится в области деформирования 2 (k_s1=k_s2=1, 0) определяем для симметричного армирования величину относительной высоты сжатой зоны по выражению:

   

Поскольку , т.е. сечение находится в области деформирования 1а, расчет производим по случаю больших эксцентриситетов.

Арматуру в наружной ветви части колонны устанавливаем по конструктивным соображениям.

где .

 Минимальное количество арматуры  принимаем по :

Принимаем армирование 2Ø 16 ( ) с наружной и внутренней грани сечения наружной ветви.

 

Расчет подкрановой ветви.

Расчетный эксцентриситет:

;

Тогда .

.     

Предполагая, что сечение находится в области деформирования 2 (k_s1=k_s2=1, 0) определяем для симметричного армирования величину относительной высоты сжатой зоны по выражению:

   

Поскольку , т.е. сечение находится в области деформирования 2, расчет производим по случаю больших эксцентриситетов.

Арматуру в подкрановой ветви части колонны устанавливаем по конструктивным соображениям.

где .

Минимальное количество арматуры  принимаем по :

Принимаем армирование 2Ø 16 ( )

По результатам расчёта устанавливаем коэффициент продольного армирования:

.

Произведя расчет по первому и второму сочетанию усилий, принимаем в качестве армирования подкрановой части колонны:

– наружная ветвь: A_sc=4, 02см² (2Ø 16 S400); A_st=4, 02 см² (2Ø 16 S400);

– подкрановая ветвь: A_sc=4, 02см² (2Ø 16 S400); A_st=4, 02 см² (2Ø 16 S400).

 

Расчет из плоскости изгиба

Расчетная длина подкрановой части колонны из плоскости изгиба принимается равной .

Проверяем условие: так как: , то расчет прочности с учетом устойчивости из плоскости изгиба можно не производить.

Расчет поперечной арматуры не производится, и поперечная арматура устанавливается конструктивно. Принимаем Ø 6 S240 с шагом S=300 мм, что не превышает

Расчёт распорки колонны.

Расчет ведем на сочетание с максимальной поперечной силой.

Усилия, действующие в распорке:

, где .

По значению  по таблице 6.7 [2] определяю .

Так как , то по таблице 6.7 определяю .

.

Принимаем 2Ø 16 (А_sc=A_st= 4, 02см² ).

Конструктивное решение

Глубина заложения фундамента назначается по конструктивным требованиям либо из условия промерзания грунта.

Нормативная глубина промерзания грунта для города Москва .

Определяем расчетную глубину сезонного промерзания:               

где принимаем по т.5.3., [4].

Глубина заложения фундамента назначается .

,

Глубина заделки колонны в стакан фундамента определиться из следующего условия:

 

Следовательно, глубина стакана:

Таким образом, минимальная высота фундамента

. Так как по конструктивным требованиям  должно быть кратно 300 мм. Окончательно принимаем , что больше требуемой глубины заложения фундамента.

Требуемые размеры подколонника:

Принимаем размеры кратные 100мм, соответственно получим следующие размеры подколонника:

Расчет стакана фундамента.

Подколонник работает на внецентренное сжатие с реальным эксцентриситетом. Коробчатое сечение приводиться к эквивалентному двутавровому сечению вдоль плоскости изгиба.

Расчет производим по 2 сечениям:

Рис. 11. Расчет стакана фундамента.

Усилия действующие в данном сечении.

;         

;

 - собственный вес подколонника;

Для определения собственного веса подколонника коробчатое сечение приводиться к эквивалентному двутавровому сечению вдоль плоскости изгиба.

;

;  

Определяем положение нейтральной оси. ;

По полученному результату можно сделать вывод о том, что сечение находиться в области деформирования 1б и .

Если условие  выполняется, то нейтральная ось проходит в пределах полки и сечение рассматривается как прямоугольное.

;

Условие выполняется, значит нейтральная ось проходит в полке, сечение рассматривается как прямоугольное с шириной сечения b_eff= 1000мм.

, что означает случай больших эксцентриситетов. Тогда:

где:

Минимально необходимое количество арматуры в сечении “полки” принимается по конструктивным соображениям:

Принимаем 6 Ø 16 S400

Рис. 12. Схема армирования стакана фундамента

Поперечное армирование стакана принимаем в виде горизонтальных сварных сеток.

При , то

где:

Тогда площадь сечения 4 поперечных стержней:

где:  - расстояние от точки поворота колонны до центра тяжести поперечного армирования.

Принимаем армирование 4 Ø 8 S240  с шагом 200мм.

Рис. 13. Схема поперечного армирования фундамента.

5. Расчёт предварительно напряжённой фермы с параллельными поясами.

Исходные данные.

 

Все элементы фермы изготавливаются из тяжёлого бетона класса С³⁵/₄₅, с расчетными

характеристиками: f_ck = 35 МПа, f_cd = = 23, 33МПа, = , по таблице 6.1 [1] f_ctm =3, 2 МПа, по таблице 6.2 [1] Е_cm = 34, 2· 10³ МПа. В расчётное сопротивление бетона f_cd следует вводить коэффициент α = 0, 85, учитывающий длительное действие нагрузки и неблагоприятный способ её приложения.

 Применяемая арматура:

- напрягаемая - класса S1200, с расчетными характеристиками: f_yk =1200 МПа, f_yd = 960 МПа, Е_р = 1.9 · 10⁵ МПа (табл. 6.6 [1]).

- ненапрягаемая - класса S400,

Расчет элементов фермы

Расчет нижнего пояса фермы

Расчет верхнего пояса фермы

       Расчет ведем по максимальному расчетному усилию в стержнях пояса 3 и 4 . Остальные элементы верхнего пояса из соображений унификации армируем по данному усилию. Длина панели верхнего пояса фермы (рис. 14) - , расчетная длина .

       Так как гибкость элемента , расчет сжатого пояса с симметричным армированием разрешается производить из условия:

        где: - коэффициент, учитывающий влияние продольного изгиба и случайных эксцентриситетов:

,

       здесь .

Величина случайного эксцентриситета:

Принимаем . Тогда ,

Исходя из условия необходимое сечение арматуры:

По конструктивным требованиям минимальная площадь сечения арматуры составляет:

 и

Принимаем 4 Ø 12 S400 с .

Рис. 16. Схема армирования верхнего пояса фермы

5. 4. 3. Расчет элементов решетки фермы

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

        При выполнении курсового проекта по железобетонным конструкциям были изучены и усвоены методы проектирования и расчета колонны и фундамента под нее, а также расчет преднапряженной конструкции по I и II группам предельных состояний и конструирование этих несущих конструкций одноэтажного промышленного здания.

 

 

ЛИТЕРАТУРА

       1. СНБ 5.03.01–02 ”Бетонные и железобетонные конструкции“. – Мн.: Стройтехнорм, 2003 г. – 274 с.

       2. Железобетонные конструкции. Основы теории, расчета и конструирования//Учебное пособие для студентов строительных специальностей. Под редакцией проф. Т.М. Пецольда и проф. В.В. Тура. - Брест, БГТУ, 2003 – 380 с., с илл.

       3. СНиП 2.01.07–85. Нагрузки и воздействия/ Госстрой СССР. — М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1988. - 36 с.

       4. Методические указания к курсовому проекту – 2. Часть 1. Статический расчет поперечной рамы/ БГТУ, 2004 г.

       5. Изменение №1 к СНБ 5.03.01–02 ”Бетонные и железобетонные конструкции“. – Мн.: Стройтехнорм, 2004 г. – 16 с.

       6. Изменение №3 к СНБ 5.03.01–02 ”Бетонные и железобетонные конструкции“. – Мн.: Стройтехнорм, 2006 г. – 6 с.

       7. Изменение №4 к СНБ 5.03.01–02 ”Бетонные и железобетонные конструкции“. – Мн.: Стройтехнорм, 2007 г. – 4 с.

 

 

                                    ПРИЛОЖЕНИЕ 1

Рис. 20. Эпюра моментов от действия постоянной нагрузки

Рис. 21. Эпюра моментов от действия снеговой нагрузки

Рис. 22. Эпюра моментов от действия вертикальной крановой нагрузки

Рис. 23. Эпюра моментов от действия горизонтальной крановой нагрузки

Рис. 24. Эпюра моментов от действия ветровой нагрузки

 

 

Оглавление

Введение……………………………………………………………………………….……....5

1. Подбор типовых конструкций и компоновка конструктивной схемы здания..6

2. Компоновка поперечной рамы………………………………………………..…………6

2.1. Определение размера колонн по высоте…………………………...………..7

2.2. Определение постоянной нагрузки на раму………...……………...……….7

2.3. Определение временной нагрузки на раму……….......………………..........8

3. Расчет и конструирование ступенчатой двухветвевой колонны……..…..…17

3.1. Исходные данные….………………………………….…………………………17

3.2. Надкрановая часть колонны…….…………….….………………………..…17

3.3. Подкрановая часть колонны……...………….………………….………..…..26

3.4. Расчет распорки колонны……...……………..………….….…………..……30

4. Расчет фундамента под крайнюю колонну………………………..............…...…31

4.1. Конструктивное решение………….............................................................31

4.2. Определение нагрузок и усилий, действующих на основание и     фундамент………….....................................................................................................32

4.3. Определение размеров подошвы фундамента…………...........................33

4.4. Расчет плитной части фундамента…………..........................................34

4.5. Расчет плитной части фундамента на продавливание…………….....36

4.5. Расчет стакана фундамента……………...................................................37

5. Расчет предварительно напряженной фермы с параллельными поясами…39

5.1. Исходные данные…….………………………………………………….……...39

5.2. Подсчет нагрузок…………………………………………....………………...39

5.3. Определение усилий в элементах фермы….…………………..…………40

5.4.Расчет элементов фермы…………………………………………………….41

5.4.1.Расчет нижнего пояса фермы………………………………………….41

5.4.2.Расчет верхнего пояса фермы………………………………..……….45

5.4.3.Расчет элементов решетки фермы………………………………….46

Заключение……………………………………………………………………….…..……50

Литература…………………………………………………………………….…………51

 

 

РЕФЕРАТ

            Проектирование основных несущих конструкций одноэтажного промышленного здания. Пояснительная записка к курсовому проекту по дисциплине «Железобетонные конструкции»: 70 02 01 / БрГТУ– Брест, 2009. – 51 с., 19 рис., 6 табл., 7 ист.

           Ключевые слова: бетон, арматура, прочность, ригель, колонна, фундамент, напрягаемая арматура, стык, группы предельных состояний, нагрузки.

           Пояснительная записка содержит: результаты расчета и конструирования железобетонных элементов основных несущих конструкций одноэтажного промышленного здания.

 

 

 

 

 

Подбор типовых конструкций и компоновка          конструктивной схемы здания

 

При компоновке конструктивной схемы здания решают следующие вопросы: выбор и компоновку конструктивной схемы покрытия; разбивку здания на температурные отсеки; выбор схемы связей, обеспечивающих пространственную жёсткость здания и жёсткость диска покрытия; компоновку поперечной рамы.

В нашем одноэтажном промышленном здании основным конструктивным решением покрытий являются ребристые панели длиной 18м, укладываемые на стропильные конструкции в направлении поперечных рам (перекрываемого пролёта). В качестве стропильных конструкций используем балки.

Для обеспечения жёсткости здания в целом, а также жёсткости его элементов (покрытия, торцевых стен) в конструктивной схеме предусматривается система горизонтальных и вертикальных связей.

123456Следующая ⇒

Поделиться: