- •Содержание
- •Железобетонные конструкции одноэтажных промышленных зданий с мостовыми кранами
- •2.1. Компоновка поперечной рамы и определение нагрузок
- •2.2 Проектирование стропильных конструкций
- •2.2.1 Двухскатная решетчатая балка
- •2.3 Проектирование колонны
- •2.3.1 Определение расчетных комбинаций усилий и продольного армирования
- •2.3.2 Конструирование продольной и поперечной арматуры и расчет подкрановой консоли
- •2.4 Расчет и конструирование монолитного внецентренно нагруженного фундамента под колонну
Министерство образования РФ
Казанский Государственный Архитектурно-строительный университет
Кафедра железобетонных и
каменных конструкций
Пояснительная записка к курсовому проекту № 2
по теме
“Проектирование и расчет ОПЗ”
Выполнил:
ст. гр. 03-407
Поляков Алексей
Проверил:
Матвеев И.Ю.
Казань 2006
Содержание
Железобетонные конструкции одноэтажных промышленных зданий с мостовыми кранами____3
2.1. Компоновка поперечной рамы и определение нагрузок_______________________________3
2.2 Проектирование стропильных конструкций_________________________________________7
2.2.1 Двухскатная решетчатая балка___________________________________________________7
2.3 Проектирование колонны________________________________________________________13
2.3.1 Определение расчетных комбинаций усилий и продольного армирования______________13
2.3.2 Конструирование продольной и поперечной арматуры и расчет подкрановой консоли___17
2.4 Расчет и конструирование монолитного внецентренно нагруженного фундамента под колонну__________________________________________________________________________18
Список литературы________________________________________________________________22
Железобетонные конструкции одноэтажных промышленных зданий с мостовыми кранами
2.1. Компоновка поперечной рамы и определение нагрузок
ШАГ КОЛОНН В ПРОДОЛЬНОМ НАПРАВЛЕНИИ, М………………6.00
ЧИСЛО ПРОЛЕТОВ В ПРОДОЛЬНОМ НАПРАВЛЕНИИ…………….5
ЧИСЛО ПРОЛЕТОВ В ПОПЕРЕЧНОМ НАПРАВЛЕНИИ…………….2
ВЫСОТА ДО НИЗА СТРОПИЛЬНОЙ КОНСТРУКЦИИ, М ………….13,20
ТИП РИГЕЛЯ И ПРОЛЕТ…………………………………………………БДР-18
ГРУЗОПОДЪЕМНОСТЬ (ТС) И РЕЖИМ РАБОТЫ КРАНА…………..10Н
ТИП КОНСТРУКЦИИ КРОВЛИ………………………………………….1
ВИД БЕТОНА СТРОП. КОНСТР. И ПЛИТ ПОКРЫТИЯ………………ЛЕГКИЙ
ТИП И ТОЛЩИНА СТЕНОВЫХ ПАНЕЛЕЙ……………………………ПСЯ-300
РАЙОН СТРОИТЕЛЬСТВА……………………………………………….МИНСК
ТИП МЕСТНОСТИ…………………………………………………………В
КЛАСС ОТВЕТСТВЕННОСТИ ЗДАНИЯ………………………………...I
Компоновку поперечной рамы производим в соответствии с требованиями типизации конструктивных схем одноэтажных промышленных зданий.
Находим высоту надкрановой части колонн, принимая высоту подкрановой балки 1,2 м (по приложению XII), а кранового пути 0,15 м с учетом минимального габарита приближения крана к стропильной конструкции 0,1 м и высоты моста крана грузоподъемностью 12,5 т Нк = 1,9 м (см. приложение XV):
H2≥1,9+0,8+0,15+0,1=2,95 м.
С учетом унификации размеров колонн серии 1.424.1 (приложение V) назначаем Н2=3,3 м.
Высоту подкрановой части колонн определяем по заданной высоте до низа стропильной конструкции 13,2 м и отметки обреза фундамента – 0,150 м при Н2 = 3,3 м: Н1=13,2-3,3+0,15=10,05 м.
Расстояние от верха колонны до уровня головки подкранового рельса соответственно будет равно y=3,3-0,8-0,15=2,35 м.
Для назначения размеров сечений колонн по условию предельной гибкости вычислим их расчетные длины в соответствии с требованиями табл. 32[2]. Результаты представлены в табл. 2.1.
Таблица 2.1. Расчетные длины колонн (l0)
-
Часть колонны
При расчете в поперечной
плоскости
рамы
В перпендикулярном
при учете нагрузок
без учета нагрузок
направлении
от крана
от крана
Подкрановая
1,5*Н1=1,5*10,05=
1,2(Н1+Н2)=1,2(10,05+
0,8*Н1=0,8*10,05=
Н1=10,05 м
=15,075 м
+3,3)=20,025 м
=8,04 м
Надкрановая
2*Н2=2*3,3=
2,5*Н2=2,5*3,3=
1,5*Н2=1,5*3,3=
Н2=3,3 м
=6,6 м
=8,25 м
=4,95 м
Согласно требованиям п. 5.3 [2], размеры сечений внецентренно сжатых колонн должны приниматься такими, чтобы их гибкость l0/r (l0/h) в любом направлении, как правило, не превышала 120 (35). Следовательно, по условию максимальной гибкости высота сечения подкрановой части колонн должна быть не менее 20,025/35=0,572 м, а надкрановой – 8,25/35=0,236 м. Принимаем поперечные сечения колонн в надкрановой части для крайних колонн 400*380 мм, а для средней – 400*600 мм. В подкрановой части колонн назначаем сечение 400*600 мм. В этом случае удовлетворяются требования по гибкости и рекомендации по назначению высоты сечения подкрановой части колонны в пределах (1/10…1/14)H1=(1/10…1/14)10,05=1,005…0,718.
В соответствии с таблицей габаритов колонн (приложение V) и назначенными размерами поперечных сечений принимаем для колонн крайнего ряда по оси А номер типа опалубки 1, а для колонн среднего ряда по оси Б – 7.
Стропильную конструкцию по заданию принимаем в виде безраскосной фермы типа БДР-18 из легкого бетона. По приложению VI [13] назначаем марку фермы БДР18I с номером опалубочной формы 1 с максимальной высотой в середине пролета 1,640 м (объем бетона 3,460 м3).
По приложению XI [13] назначаем тип плит покрытия размером 3*6 м (номер опалубочной формы 1, высота ребра 300 мм, приведенная толщина с учетом заливки швов бетоном 65,5 мм).
Толщина кровли (по заданию тип 1) согласно приложению XIII [13] составляет 170 мм.
По заданию проектируем наружные стены из сборных навесных панелей. В соответствии с приложением XIV [13] принимаем панели из бетона на пористом заполнителе марки по плотности D900 толщиной 300 мм. Размеры остекления назначаем по приложению XIV [13] с учетом грузоподъемности мостовых кранов.
Определяем постоянные и временные нагрузки на поперечную раму.
Постоянные нагрузки. Распределенные по поверхности нагрузки от веса конструкции покрытия заданного типа приведены в табл. 2.2.
Таблица 2.2 Постоянные нагрузки на 1 м2 покрытия
Элемент покрытия |
Нормат. нагрузка, |
Коэф-т надежности |
Расчетная нагрузка, |
кН/м2 |
по нагрузке |
кН/м2 | |
Кровля: |
|
|
|
слой гравия, втопленный в битум |
0,16 |
1,3 |
0,208 |
трехслойный рубероидный ковер |
0,09 |
1,3 |
0,117 |
цементная стяжка (δ=20мм, ρ=18кН/м3) |
0,36 |
1,3 |
0,468 |
утеплитель - керамзит (δ=120мм, ρ=57кН/м3) |
0,6 |
1,3 |
0,780 |
пароизоляция (слой рубероида на битумной мастике) |
0,03 |
1,3 |
0,039 |
Ребристые плиты покрытия размером 3*6м |
1,303 |
1,1 |
1,434 |
с учетом заливки швов (δ=65,5мм, ρ=19,9кН/м3) |
|
|
|
Безраскосная ферма (Vb=3,46м3, пролет 18м, |
0,638 |
1,1 |
0,702 |
шаг колонн 6м, бетон легкий) |
|
|
|
3,46*19,9/(18*6)=0,638кН/м3 |
|
|
|
ИТОГО |
|
|
3,747 |
С учетом коэффициента надежности по назначению здания γn=1 (класс ответственности I) и шага колонн 12 м, расчетная постоянная нагрузка на 1 м ригеля рамы будет равна G = 3,747*1*6 = 22,48 кН/м.
Нормативная нагрузка от 1 м2 стеновых панелей из бетона на пористом заполнителе марки по плотности D900 при толщине 300 мм составит 9,9*0,3 = 2,97 кН/м2, где ρ = 9,9 кН/м3 – плотность бетона, определяемая согласно п. 2.13 [3].
Нормативная нагрузка от 1 м2 остекления в соответствии с приложением XIV [13] равна 0,5 кН/м2.
Расчетные нагрузки от стен и остекления оконных переплетов:
на участке между отметками 12,6 и 15,0
G1 = 2,4*6*2,97*1,1*1 = 47,04 кН;
на участке между отметками 10,2 и 12,6
G2 = (1,2*6*2,97+1,2*6*0,5)*1,1*1 = 27,48 кН;
на участке между отметками 0,0 и 10,2
G3 = (1,2*6*2,97+9*6*0,5)*1,1*1 = 53,22 кН;
Расчетные нагрузки от собственного веса колонн из тяжелого бетона (ρ=25кН/м3):
Колонна по оси А, подкрановая часть с консолью
G41 = (0,6*10,05+0,45*0,45+0,5*0,45*0,45)*0,4*25*1,1*1 = 69,67 кН;
надкрановая часть G42 = 0,38*0,4*3,3*25*1,1*1 = 13,79 кН;
итого G4 = G41+G42 = 69,67+13,79 = 83,46 кН;
колонна по оси Б, подкрановая часть с консолями
G51 = (0,6*10,05+2*0,6*0,75+0,75*0,75)*0,4*25*1,1*1 = 82,42 кН;
надкрановая часть G52 = 0,6*0,4*3,3*25*1,1*1 = 21,78 кН;
итого G5 = G51+G52 = 82,42+21,78 = 104,2 кН.
Расчетная нагрузка от собственного веса подкрановых балок (по приложению XII [13]) и кранового пути (1,5 кН/м) будет равна:
G6 = (35+1,5*6)1,1*1 = 48,4 кН.
Временные нагрузки. Снеговая нагрузка для расчета поперечной рамы принимается равномерно распределенной во всех пролетах здания. Для заданного района строительства (г. Минск) по [7] определяем нормативное значение снегового покрова s0 = 0,7 кПа (район II) и соответственно полное нормативное значение снеговой нагрузки s = s0*μ = 0,7*1 = 0,7 кПа. Коэффициент надежности для снеговой нагрузки γf = 1,4. Тогда расчетная нагрузка от снега на 1 м ригеля рамы с учетом класса ответственности здания будет равна
Psn = 0, 7*1,4*6*1 = 5,88 кН/м.
Длительно действующая часть снеговой нагрузки согласно п. 1.7 [7] составит
Psn,l = 0,5*Psn = 0,5*5,88 = 2,94 кН/м.
Крановые нагрузки. По приложению XV [13] находим габариты и нагрузки от мостовых кранов грузоподъемностью Q = 10 т (98,1 кН): ширина крана Вк = 5,4 м; база крана Ак = 4,4 м; нормативное максимальное давление колеса крана на подкрановый рельс Pmax,n = 85 кН; масса тележки Gт = 2,4 т; общая масса крана Gк = = 13 т.
Нормативное минимальное давление одного колеса крана на подкрановый рельс (при 4 колесах):
Pmin,n = 0,5*(Q+Qк)-Pmax,n = 0,5*(98,1+13*9,81)-85 = 27,82 кН.
Нормативная горизонтальная нагрузка на одно колесо крана, направленная поперек кранового пути и вызываемая торможением тележки, при гибком подвесе груза будет равна:
Tn = 0,5*0,05*(Q+Qт) = 0,5*0,05*(98,1+2,4*9,81) = 3,04 кН.
Расчетные крановые нагрузки вычисляем с учетом коэффициента надежности по нагрузке γf = 1,1 согласно п. 4.8 [7].
Определим расчетные нагрузки от двух сближенных кранов по линиям влияния без учета коэффициента сочетания Ψ:
максимальное давление на колонну Dmax = Pmax,n *γf*∑y*γn = 85*1,1*2,2*1 =
= 205,7 кН, где ∑y – сумма ординат линии влияния ∑y = 0,1+0,83+1+0,27 = 2,2;
минимальное давление на колонну Dmin = Pmin,n*γf*∑y*γn = 27,82*1,1*2,2*1 =
= 67,32 кН;
тормозная поперечная нагрузка на колонну T = Tn*γf*∑y*γn = 3,04*1,1*2,2*1 == 7,36 кН.
Ветровая нагрузка. Минск расположен в I ветровом районе по скоростным напорам ветра. Согласно п. 6.4 [7] нормативное значение ветрового давления равно
w0 = 0,23 кПа.
Для заданного типа местности В с учетом коэффициента k получим следующие значения ветрового давления по высоте здания:
на высоте до 5 м wn1 = 0,5*0,23 = 0,115 кПа;
на высоте 10 м wn2 = 0,65*0,23= 0,15 кПа;
на высоте 20 м wn3 = 0,85*0,23 = 0,196 кПа.
Вычислим значения нормативного давления на отметках верха колонн и покрытия:
на отметке 13,2
wn4 = 0,23+[(0,196-0,23)/(20-10)](13,2-10) = 0,165кПа;
на отметке 15,31
wn5 = 0,174 кПа.
Переменный по высоте скоростной напор ветра заменяем равномерно распределенным, эквивалентным по моменту в заделке консольной балки длиной 13,2 м:
Для определения ветрового давления с учетом габаритов здания находим по приложению 4 [7] аэродинамические коэффициенты ce = 0,8 и се3 = -0,4. Тогда с учетом коэффициента надежности по нагрузке γf = 1,4 и шага колонн 12 м получим:
расчетная равномерно-распределенная нагрузка на колонну рамы с наветренной стороны w1 = 0,1406*0,8*1,4*6*1 = 0,94 кН/м;
то же, с подветренной стороны w2 = 0,1406*0,4*1,4*6*1 = 0,47 кН/м;
расчетная сосредоточенная ветровая нагрузка от давления ветра на ограждающие конструкции выше отметки 13,2