Metodichka_KP_2_ZhB

ВВЕДЕНИЕ

Методические указания разработаны с целью обеспечения курсового проекта по теме «Проектирование несущих конструкций каркаса одноэтажного промышленного здания» по курсу «Железобетонные и каменные конструкции».

Цель курсового проекта – закрепление знаний по соответствующим разделам курса «Железобетонные и каменные конструкции», приобретение навыков конструирования и расчета железобетонных конструкций без предварительного напряжения, пролетных предварительно напряженных конструкций, стыков и соединений сборных железобетонных элементов; изучение вопросов, возникающих при проектировании одноэтажных промышленных зданий из сборных железобетонных элементов.

Методические указания содержат сведения по составу курсового проекта, рекомендации по компоновке и статическому расчету поперечной рамы одноэтажного промышленного здания, оборудованного мостовыми кранами, примеры сбора нагрузок, конструирования и расчета несущих конструкций железобетонного каркаса одноэтажных производственных зданий. Все примеры расчетов соответствуют требованиям действующих норм ТКП EN. В конце методических указаний приведены приложения в виде справочного материала, необходимого для выполнения курсового проекта.

Методические указания предназначены для студентов специальности 1- 70 02 01 «Промышленное и гражданское строительство» всех форм обучения, а также могут быть полезны при курсовом и дипломном проектировании студентам других специальностей инженерно-строительного факультета.

0

1. СОСТАВ КУРСОВОГО ПРОЕКТА

Курсовой проект по теме «Проектирование несущих конструкций каркаса одноэтажного промышленного здания» предусматривает проектирование одноэтажного однопролетного либо многопролетного производственного здания каркасного типа с не менее чем двумя мостовыми кранами в каждом пролете, выполненного из сборных железобетонных элементов.

Проект состоит из расчетно-пояснительной записки, выполненной на бумаге формата А4, и графической части, состоящей из двух листов формата А1 либо 3-4 листов формата А2. Расчетно-пояснительная записка должна содержать следующие разделы и составные части:

-титульный лист;

-оглавление;

-реферат;

-компоновка конструктивной схемы здания;

-сбор нагрузок;

-статический расчет поперечной рамы здания;

-проектирование крайней (либо средней) сборной железобетонной колонны каркаса одноэтажного промышленного здания;

-проектирование сборного железобетонного фундамента под крайнюю (либо среднюю) колонну каркаса одноэтажного промышленного здания;

-проектирование сборной предварительно напряженной пролетной конструкции поперечной рамы каркаса здания;

-библиография (список использованных литературных источников).

На графической части проекта должны быть показаны следующие чертежи:

-план, продольный и поперечные разрезы здания с маркировкой несущих элементов, привязками к разбивочным осям, расстановкой и маркировкой горизонтальных и вертикальных связей;

-узлы сопряжения сборных железобетонных элементов каркаса;

-рабочие чертежи сборных железобетонных конструкций с указанием необходимых размеров;

-схемы армирования и относящиеся к ним необходимые разрезы с указанием размеров арматурных изделий сборных элементов;

-арматурные каркасы, сетки и отдельные стержни сборных железобетонных элементов с указанием необходимых размеров;

-закладные детали с указанием необходимых размеров;

-спецификация, ведомость деталей и изделий, ведомость расхода стали на сборные железобетонные элементы;

1

-примечания с указанием способа соединения арматуры (при необходимости); типа сварных соединений, размеры швов, типы применяемых электродов; величина контролируемого предварительного натяжения (для предварительно напряженных сборных элементов), способ натяжения, минимально допустимая прочность бетона при отпуске;

-заполненная основная надпись с указанием элементов, показанных на листе; Все чертежи и элементы графической части должны быть выполнены в

соответствующих масштабах с соблюдением требований по оформлению чертежей. При оформлении графической части допускается для симметричных элементов совмещать опалубочные чертежи со схемами армирования по оси

симметрии.

КОНСТРУКЦИИ КАРКАСА ОДНОЭТАЖНЫХ ПРОМЫШЛЕННЫХ ЗДАНИЙ

Несущий каркас одноэтажного промышленного здания образуется колоннами, подкрановыми балками, несущими конструкциями покрытия и связями. Колонны через фундаменты передают нагрузку от вышележащих конструкций на грунты основания.

В статическом отношении сборные каркасы одноэтажных промышленных зданий представляют совокупность поперечных и продольных рам. Поперечные рамы, образованные колоннами и пролетными конструкциями покрытияили диафрагмами оболочек, воспринимают нагрузки от покрытия, снега, кранов, ветра, действующего на продольные стены здания, а также от массы (веса) наружных стен. Поперечные рамы располагаются по длине здания, как правило, по цифровым осям. Продольные рамы, образованные колонными, подкрановыми балками, наружными стенами, продольными элементами покрытия и системой связей обеспечивают устойчивость поперечных рам и воспринимают ветровые нагрузки на торцевые стены и динамические воздействия от торможения кранов. Таким образом, система поперечных и продольных рам обеспечивает единую геометрически неизменяемую конструкцию каркаса одноэтажного промышленного здания.

Соединение элементов каркаса в узлах может быть жестким (жесткая заделка колонн в фундаментах) либо шарнирным (конструкции соединяются с помощью анкерных болтов, сварки закладных деталей и т. д.).

Железобетонные каркасы устраиваются из сборных либо монолитных элементов. Наиболее распространенными, ввиду индустриальности и экономии времени возведения, являются сборные конструкции каркаса. Унифицированные типовые конструкции сборных железобетонных каркасов изготовляют заводским способом в соответствии с номенклатурой индустриальных изделий.

2

КОМПОНОВКА КАРКАСА ОДНОЭТАЖНОГО ПРОМЫШЛЕННОГО ЗДАНИЯ

Рекомендуется проектировать одноэтажные производственные здания прямоугольными в плане, с одинаковыми пролетами, без перепадов высот во избежание образования снеговых мешков. Отступления от этих рекомендаций возможны, если они обусловлены специальными требованиями технологических процессов.

В задачу компоновки конструктивной схемы входят: выбор сетки колонн, системы привязок; компоновка покрытия; разбивка здания на температурные блоки; компоновка поперечной рамы (выбор типа и размеров сечений колонн); выбор системы связей, обеспечивающих пространственную жесткость и т. п.

Привязка колонн

В соответствии с основными положениями по унификации в целях максимальной типизации элементов каркаса принимаются следующие системы привязки колонн крайних рядов и наружных стен к продольным разбивочным осям:

—"нулевая", когда наружные грани колонн и внутренние поверхности стен совмещаются с продольными разбивочными осями, — применяется в зданиях без мостовых кранов либо в зданиях, оборудованных мостовыми кранами грузоподъемностью до 32т, шаге колонн 6 м и высоте от пола до низа несущих конструкций покрытия Н ≤ 14,4 м (рис. 1,а);

—"250мм", когда наружные грани колонн и внутренние поверхности стен смещаются с продольных осей на 250мм наружу, — в зданиях, оборудованных мостовыми кранами грузоподъемностью до 50т включительно, и высоте от пола до низа несущих конструкций покрытия Н>14,4м (рис. 1.б); а также во всех случаях при шаге колонн более 9м и высоте Н>8,4 м.

3

Рис. 1. Типы привязок к разбивочным осям

Колонны средних рядов (за исключением тех, которые примыкают к продольному температурному шву, и колонн в местах перепада высот пролетов одного направления) привязываются так, чтобы оси сечения надкрановой части колонн совпадали с продольными и поперечными разбивочными осями.

Геометрические оси торцовых колонн основного каркаса смещаются с поперечной разбивочной оси внутрь здания на 500 мм (рис. 1, в), а внутренние поверхности торцовых стен совпадают с поперечными разбивочными осями, т.е. имеют "нулевую" привязку.

Расстояние λ от продольной разбивочной оси до оси подкранового рельса принимается равным 750 мм в зданиях с мостовыми кранами грузоподъемностью до 50 т включительно и равным 1000 мм при грузоподъемности кранов более 50 т, а также при необходимости устройства проходов в надкрановои части. Оно складывается из габаритного размера крана В1 размера сечения надкрановои части колонны h1 и требуемого зазора между краном и колонной (рис. 2).

4

Рис. 2. Габариты мостового крана

Компоновка покрытия

Покрытие одноэтажных промышленных зданий может быть беспрогонным (преимущественно) и по прогонам. При беспрогонной схеме плиты покрытия (крупноразмерные) укладываются непосредственно по пролетным конструкциям покрытия (балки, фермы, арки) и закрепляются приваркой закладных деталей не менее чем по трем углам. Глубина опирания при плит покрытия на пролетные конструкции при этом принимается не менее чем:

-80мм при шаге пролетных конструкций покрытия не более 6м;

-100мм при шаге пролетных конструкций покрытия более 6м.

Сварку закладных деталей соединяемых элементов покрытия выполняют по всей длине этих деталей, швы между плитами в обязательном порядке замоноличивают. В этом случае образуется единый геометрически неизменяемый в своей плоскости диск, который обеспечивает совместную пространственную работу каркаса здания в целом.

В случае устройства конструкции покрытия по прогонам, по верху пролетных конструкций покрытия укладываются прогоны с закреплением их приваркой закладных деталей по концам прогонов. По продольным прогонам укладываются мелкоразмерные плиты покрытия (как правило, легкие, типа сэндвич-панелей) с закреплением их на прогонах.

Расположение пролетных элементов покрытия может быть поперечным (наиболее распространенная схема) (Рисунок 3, а-в) либо продольным (Рисунок 3, г).

5

Рис. 3. Варианты схем покрытий (1 – колонна, 2 – пролетная конструкция покрытия; 3 – плита покрытия; 4 – подстропильная конструкция; 5 – продольный балочный элемент схемы; 6 – поперечные плиты покрытия «на пролет»)

При поперечном расположении пролетных конструкций покрытия возможны три варианта решения конструктивной схемы покрытия:

-шаг всех колонн одинаков и совпадает с шагом пролетных конструкций покрытия, подстропильные конструкции отсутствуют (Рисунок 3, а);

-шаг пролетных конструкций покрытия меньше, чем шаг колонн. Пролетные конструкции покрытия устанавливаются на подстропильные конструкции (фермы либо балки) (Рисунок 3, б);

-шаг колонн крайних рядов совпадает с шагом пролетных конструкций покрытия, шаг колонн средних рядов больше (Рисунок 3, в). Пролетные конструкции покрытия устанавливаются на колонны по крайним рядам и на подстропильные конструкции по средним рядам.

При продольном расположении балочных элементов, а плит покрытия в поперечном направлении, зачастую используются крупноразмерные плиты типа КЖС, П, 2Т и др. (Рисунок 3, г).

6

Деление на температурные блоки

При большой протяженности в поперечном и продольном направлениях здание делят температурными швами на отдельные блоки. Температурные швы, как правило, зачастую совмещают с усадочными и называют температурноусадочными. Основное их назначение — уменьшить дополнительные усилия в колоннах и узлах заделки колонн в фундаментах от вынужденных перемещений продольных и поперечных элементов здания вследствие изменения температуры наружного воздуха и усадки бетона.

Наибольшие расстояния между температурно-усадочными швами (длина температурного блока) в зданиях при расчетных зимних температурах наружного воздуха выше минус 400С, назначаемые без расчета, не должны превышать:

–для отапливаемых одноэтажных каркасных зданий из сборного железобетона – 72 м;

–для неотапливаемых зданий того же типа – 48 м.

В особых случаях и расчетных ситтуациях расстояние между температурноусадочными швами определяется расчетом на температурные и усадочные деформации.

Поперечные температурно-усадочные швы выполняют на спаренных колоннах, геометрические оси которых смещаются с разбивочной оси (расположенной по середине шва) на 500 мм в каждую сторону, или на размер больший, но кратный 250 мм (Рисунок 4); шов доводится до верха фундамента. Фундамент зачастую в таких случаях выполняется одним. В случаях, когда грунты основания неоднородны по длине/ширине здания, либо предполагается разность осадок температурных блоков ввиду разности нагрузок (краны разной грузоподъемности), вместо температурно-усадочных устраиваются осадочные швы. Осадочный шов разрезает и фундамент здания.

7

Рис. 4. Привязка колонн к разбивочным осям при устройстве поперечного температурноусадочного шва

Продольный температурно-усадочный шов также выполняется на спаренных колоннах со вставкой. Размеры вставки зависят от привязки колонн к продольным разбивочным осям и принимаются равными 500…1500 мм, кратно 250мм (Рисунок 5).

Рис. 5. Привязка колонн к разбивочным осям при устройстве продольного температурно-

усадочного шва

8

Привязка колонн в продольном температурном шве к продольным осям принимается:

—если шаг колонн крайних и средних рядов одинаковый (подстропильные конструкции отсутствуют), то колонны привязываются к продольным осям аналогично привязке колонн крайних рядов (Рисунок 5, а);

—при наличии подстропильных конструкций, расстояние между продольными разбивочными осями и гранями колонн, обращенными в сторону температурного шва, принимается кратным 250 мм.

СВЯЗИ В ОДНОЭТАЖНЫХ ПРОМЫШЛЕННЫХ ЗДАНИЯХ

Для обеспечения дополнительной жесткости одноэтажных промышленных зданий в продольном направлении устраиваются связи. Общую устойчивость каркаса в целом обеспечивают вертикальные портальные или крестовые металлические связи по колоннам. В одноэтажных промышленных зданиях с мостовыми кранами такие связи устанавливаются всегда и размещаются как минимум в одном шаге каждого ряда колонн (обычно посредине температурного блока) на высоту от пола до низа подкрановых балок (Рисунок 6, поз 1). Эти связи рассчитываются на действие ветровых нагрузок, приложенных к торцовым стенам, а также нагрузок от торможения мостовых кранов. В бескрановых зданиях небольшой высоты (Н <9 м) вертикальные связи по колоннам могут не устанавливаться.

Рис. 6. Связи в одноэтажных промышленных зданиях (1 – вертикальные связи по центру температурного блока; 2 – вертикальные связевые фермы в опорной части пролетных конструкций, 3 – распорки)

В случаях, когда высота опорной части пролетной конструкции покрытия более 800мм (как правило, в одноэтажных промышленных зданиях, где в качестве пролетных конструкций покрытия применяются фермы либо балки с параллельными поясами при плоской кровле), между ними устанавливаются вертикальные связевые фермы, располагаемые в крайних ячейках температурного

9