В.А. Тесля Одноэтажные промышленные здания

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

КУЗБАССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра строительных конструкций

ОДНОЭТАЖНЫЕ ПРОМЫШЛЕННЫЕ ЗДАНИЯ

Расчет элементов каркаса зданий на ЭВМ Методические указания по выполнению курсового проекта № 2 по железобетонным конструкциям

для студентов специальности 290300 «Промышленное и гражданское строительство» всех форм обучения

Составители В.А. Тесля Б.П. Хозяинов

Утверждены на заседании кафедры Протокол №6 от 01.06.2000

Рекомендованы к печати учебнометодической комиссией специальности 290300 Протокол №7 от 16.06.2000

Электронная копия хранится в библиотеке главного корпуса КузГТУ

КЕМЕРОВО 2001

1

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Одноэтажные промышленные здания каркасного типа широко применяются в строительстве. Покрытие может выполняться или балочным из линейных элементов, или пространственным в виде оболочек или складок. При первом решении каркас здания состоит из колонн, заделанных в фундаменты, ригелей покрытия в виде балок или ферм, опирающихся на колонны, панелей перекрытий, уложенных по ригелям, и подкрановых балок. По количеству пролетов здания проектируются одно-, двухили многопролетными, по профилю кровли – скатными или плоскими, по способу освещения и вентиляции – с фонарями и без них, по высоте зданий – с перепадами или без перепадов покрытий.

Исходные данные по выполнению курсового проекта №2 содержатся в задании на проектирование, где даны: схематический разрез здания, количество пролетов, крановое оборудование, основные размеры высоты здания, уровня подкрановых путей, район строительства и т.д.

1. ВАРИАНТНОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ

Вариантным проектированием предусматривается определенный объем работ по отысканию наиболее экономичных решений при объемнопланировочной компоновке здания. В соответствии с выданным заданием необходимо на базе существующих типовых объемно-планировочных решений и конструкций подобрать отдельно все железобетонные элементы с таким расчетом, чтобы получить минимальный расход сборного железобетона (соответственно и стоимость) на один квадратный метр полезной площади. При составлении конструктивных и расчетных схем рам из сборного железобетона необходимо учитывать типовые привязки колонн к продольным осям зданий и габариты мостовых кранов согласно ГОСТ 23838-79. Основным пособием при разработке технико-экономических обоснований принимаемых проектных решений, при выборе типовых конструкций, решении вопросов по привязке к местным условиям может служить “Справочник проектировщика” [1]. На стадии вариантного проектирования можно проработать без достаточной деталировки, как минимум, два варианта конструктивных схем зданий, первый без применения подстропильных конструкций, второй – с применением их. В последнем случае размещение подстропильных конструкций принимают по внутренним продольным осям для двух- и многопролетных зданий. Шаг колонн по

2

средним рядам в этом случае принимают 12 метров, стропильные конструкции устанавливают с шагом 6 метров. В таблице 1.3. [1] приведены габаритные схемы зданий, оборудованные мостовыми электрическими кранами общего назначения грузоподъемностью 5-50 тс.

Технико-экономические показатели по рассматриваемым вариантам необходимо свести в таблицу, примерная форма которой приведена ниже

для двухпролетного здания (! = 18 м) длиной 42 метра (7× 6 м) и высотой от пола до стропильных конструкций 10,8 м, оборудованного мостовыми кранами грузоподъемностью 10 тс.

Втаблице приведены показатели стоимости. Сравнение вариантов при дипломном проектировании необходимо произвести по приведенным затратам.

По обоим вариантам подсчитываются, как минимум, следующие по-

казатели: количество монтируемых элементов в шт., общее количество бетона в м3, общее количество арматурной стали в кг и производные показатели расхода бетона и арматуры на 1 м2 полезной площади. Для дальнейшей разработки принимается тот из вариантов, который имеет лучшие показатели.

2.ПОДГОТОВКА ИСХОДНЫХ ДАННЫХ ДЛЯ СТАТИЧЕСКОГО РАСЧЕТА РАМЫ КАРКАСА ЗДАНИЯ НА ЭВМ

Вданном разделе преследуется цель определить все действующие нагрузки на железобетонные колонны каркаса здания. Поперечная рама каркаса одноэтажного промышленного здания испытывает действие постоянных нагрузок от собственного веса и веса покрытия, а также различных временных нагрузок от снега, вертикального и горизонтального давления мостовых кранов, положительного и отрицательного действия ветра

идругих воздействий.

Необходимо четко представить расчетную схему рамы каркаса и условия передачи нагрузок на элементы каркаса, см. рис. 2.1.

3

Таблица 1.1

Пример заполнения таблицы сравнения вариантов

В расчетной схеме рамы каркаса здания соединение ригеля с колонной считается шарнирным, а соединение колонны с фундаментом – жестким. Длину колонны (не путать с расчетной длиной колонны) принимают равной длине от верха фундамента до низа ригеля.

4

Нагрузки передаются – в верхней опорной части по вертикальной оси, проходящей через середину высоты сечения для крайних колонн, и по осям, проходящим через центры опирания для внутренних колонн. Суммарная равнодействующая (при равных величинах нагрузок слева и справа) для колонн среднего ряда проходит по оси симметрии (центральной оси, совпадающей с продольной осью здания). Вертикальные крановые D

– по центральным осям подкрановых балок, горизонтальные Н – по линии, проходящей по центру тяжести верхней полки подкрановой балки, как показано на рис. 2.2.

Ветровую нагрузку в зависимости от географического района, расположения строительной площадки (в черте города или за ее пределами) и высоты здания определяют как интенсивность ветрового давления на 1 п.м колонны с наветренной стороны, т.е. активное давление (+), с подветренной стороны – как пассивное – отсос (-). Неравномерную интенсивность по высоте приводят к равномерно распределенной, эквивалентной по моменту в заделке колонны.

5

Ветровое давление, действующее на фонарь и часть конструктивной высоты, расположенной выше колонны, передается в расчетной схеме в виде сосредоточенной силы W на уровне опирания ригеля, см. рис. 2.1.

2.1. Сбор нагрузок на элементы рамы каркаса

При определении нагрузок необходимо разграничивать их по продолжительности действия на постоянные и временные, которые в свою очередь подразделяются на длительного и кратковременного действия, см. нормы [2].

К постоянным будут отнесены нагрузки от собственного веса всех конструкций, как несущих, так и ограждающих.

6

К временным нагрузкам будут принадлежать все остальные, в том числе к нагрузкам длительного действия:

– часть снеговой нагрузки, определяемой для III климатического района 1,0 × 0,3 = 0,30 кН/м2, для IV климатического района 1,50 × 0,5 = = 0,75 кН/м2, для V климатического района 2,0 × 0,6 = 1,20 кН/м2, согласно п. 1.7 к [2].

– часть крановой нагрузки (от действия одного крана на пролет), составляющей 0,5 для групп режимов работы кранов 4К-6К, 0,6 – для групп режима работы кранов 7К и 0,7 соответственно для 8К.

При этом необходимо помнить, что указанные длительного действия нагрузки, как часть полных их значений, необходимы при расчете конструкций (колонн, балок, ферм покрытий) на длительное действие нагрузок. Полное значение этих нагрузок всегда относится к нагрузкам кратковременного действия, т.е. если принимается в учет длительность их действия, то оставшуюся часть нельзя учитывать как кратковременную.

Рассмотрим подробно сбор действующих нагрузок на элементы каркаса здания.

2.1.1. Учет постоянных нагрузок

Постоянные нагрузки от собственного веса покрытия, веса стропильной балки или фермы передаются на колонну как сосредоточенные силы РС. Для их определения необходимо определить площадь загружения, которая равна для колонн крайнего ряда 0,5L • , для колонн среднего ряда

L • , см. рис. 2.3.

Определение нагрузки от покрытия приводится в табличной форме ниже. Состав кровли принят из слоя гравия, втопленного в дегтевую мастику, асфальтовой стяжки толщиной 20 мм, утеплителя из пенобетона толщиной 150 мм, обмазочной пароизоляции по железобетонным ребристым плитам покрытия размером 3 × 6 м, см. табл. 2.1.

7

Здесь величина 60 кН составляет вес фермы покрытия.

К постоянным нагрузкам необходимо относить вес надкрановой и подкрановой частей колонн, а также подкрановой балки и подкрановых путей.

8

2.1.2. Учет временных нагрузок

С н е г о в а я определяется по значению веса снегового покрова SО согласно заданному климатическому району в соответствии с табл. 4 [2]. Полная кратковременного действия снеговая нагрузка для колонн будет равна

Fsn = 0,5 a L So ì ãf ãn ,

где SО – вес снегового покрова на 1 м2 горизонтальной поверхности земли, см. табл. 4 [2], для IV SО = 1,5 кН/м2;

µ – коэффициент перехода от веса снегового покрова земли к снеговой нагрузке на покрытие, см. п. 5.3–5.5 [2]. Определим его значение.

Согласно приложению 3 [2] для железобетонных балок при уклоне кровли α< 15° µ =1, при кровле сводчатой или близкой к ней по очертанию покрытия коэффициент µ =1 для случая, когда f/! ≤ 0,1.

9

Принимаемая ферма имеет подъем f/! = 1/10, что соответствует условию, изложенному выше.

Снеговая нагрузка, приходящаяся на крайнюю колонну, будет равна:

длительного действия 53,865 кН.

Коэффициент γ f = 1,4 принят согласно п. 5.7 [2] при отношении собственного веса покрытия (2,95 кН/м2) к снеговому покрытию для IV климатического района (SО = 1,5 кН/м2), равного 1,91.

В е т р о в а я нагрузка определяется по табл. 5.6 [2] в зависимости от географического района, типа местности и высоты здания. Нормативное

значение ветрового давления ωm по высоте над поверхностью земли определяется по формуле

ωm = ωо k c γ n,

где ωо – нормативное значение ветрового давления, принимается в зависимости от ветрового района строительства – см. п. 6.4 [2], для III района 0,33 кН/м2;

k – коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления по высоте – см. п. 6.5 [2];

с – аэродинамический коэффициент, см. приложение 4 [2]. При определении коэффициента k учитывается тип местности – см. табл.6 [2].

Определим интенсивность ветровой нагрузки для III района (по снежному отложению это IV район) при высоте колонн 10,8 м (см. рис. 2.4).

Строительство здания предусматривается в черте города, что соответствует типу местности В. Здание длиной 42 м со сводчатым покрытием.

При коэффициенте надежности по ветровой нагрузке γ f = 1,4 (см. п. 6.11 [2]) расчетные величины погонной интенсивности на колонны составят на длине до 10 м.