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. 03-405:

Проверил:

Антаков А.Б.

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 Безраскосная ферма 7

2.2.2 Оптимизация стропильной конструкции 12

2.3 Проектирование колонны 12

2.3.1 Определение расчетных комбинаций усилий и продольного армирования 12

2.3.2 Конструирование продольной и поперечной арматуры и расчет подкрановой консоли 17

2.4 Расчет и конструирование монолитного внецентренно нагруженного фундамента под колонну 19

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………………12.00

ЧИСЛО ПРОЛЕТОВ В ПРОДОЛЬНОМ НАПРАВЛЕНИИ…………….6

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………………………………………….3

ВИД БЕТОНА СТРОП. КОНСТР. И ПЛИТ ПОКРЫТИЯ……………….ТЯЖЕЛЫЙ

ТИП И ТОЛЩИНА СТЕНОВЫХ ПАНЕЛЕЙ……………………………ПСЯ-240

РАЙОН СТРОИТЕЛЬСТВА……………………………………………….ИРКУТСК

ТИП МЕСТНОСТИ…………………………………………………………А

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 Н_к = 1,9 м (см. приложение XV):

H₂≥1,9+1,2+0,15+0,1=3,35 м.

С учетом унификации размеров колонн серии 1.424.1 (приложение V) назначаем Н₂=3,5 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 = 3,5 м: Н₁=13,2-3,5+0,15=9,85 м.

Расстояние от верха колонны до уровня головки подкранового рельса соответственно будет равно y=3,5-1,2-0,15=2,15 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	1,5Н1=1,5*9,85=	1,2(Н1+Н2)=1,2(9,85+	0,8Н1=0,8*9,85=
Н1=9,85 м	=14,775 м	+3,5)=16,02 м	=7,88 м
Надкрановая	2Н2=2*3,5=	2,5Н2=2,5*3,5=	1,5Н2=1,5*3,5=
Н2=3,5 м	=7 м	=8,75 м	=5,25 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 16,02/35=0,458 м, а надкрановой – 8,75/35=0,25 м. С учетом требований унификации для мостовых кранов грузоподъемностью более 30 т принимаем поперечные сечения колонн в надкрановой части 400*600 мм. В подкрановой части для крайних колонн назначаем сечение 400*700 мм, а для средней – 400*800 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)9,85=0,985…0,704.

В соответствии с таблицей габаритов колонн (приложение V) и назначенными размерами поперечных сечений принимаем для колонн крайнего ряда по оси А номер типа опалубки 4, а для колонн среднего ряда по оси Б – 9.

Стропильную конструкцию по заданию принимаем в виде безраскосной фермы типа БДР-18 из тяжелого бетона. По приложениюVI [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*12 м (номер опалубочной формы 3, высота ребра 455 мм, приведенная толщина с учетом заливки швов бетоном 77 мм).

Толщина кровли (по заданию тип 4) согласно приложению XIII [13] составляет 150 мм.

По заданию проектируем наружные стены из сборных навесных панелей. В соответствии с приложением XIV [13] принимаем панели из ячеистого бетона марки по плотности D800 толщиной 240 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/м^2	по нагрузке	кН/м^2
Кровля:
слой гравия, втопленный в битум	0,16	1,3	0,208
трехслойный рубероидный ковер	0,09	1,3	0,117
асфальтовая стяжка (δ=20мм, ρ=18кН/м^3)	0,36	1,3	0,468
утеплитель - минераловатные плиты (δ=100мм, ρ=3,7кН/м^3)	0,37	1,3	0,481
Слой рубероида на битумной мастике	0,03	1,3	0,039
Ребристые плиты покрытия размером 3*12м	1,925	1,1	2,118
с учетом заливки швов (δ=77мм, ρ=25кН/м^3)
Безраскосная ферма (Vb=3,46м^3, пролет 18м,	0,4	1,1	0,441
шаг колонн 12м, бетон тяжелый)
3,46*25/(18*12)=0,4кН/м^3
ИТОГО	3,335		3,834

С учетом коэффициента надежности по назначению здания γ_n=1 (класс ответственности I) и шага колонн 12 м, расчетная постоянная нагрузка на 1 м ригеля рамы будет равна G = 3,834*1*12 = 46,01 кН/м.

Нормативная нагрузка от 1 м² стеновых панелей из ячеистого бетона марки D800 при толщине 240 мм составит 8,8*0,24 = 2,112 кН/м², где ρ = 8,8 кН/м³ – плотность ячеистого 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*12*2,112*1,1*1 = 66,91 кН;

на участке между отметками 10,2 и 12,6

G₂ = (1,2*12*2,112+1,2*12*0,5)*1,1*1 = 41,37 кН;

на участке между отметками 0,0 и 10,2

G₃ = (1,2*12*2,112+9*12*0,5)*1,1*1 = 92,85 кН;

Расчетные нагрузки от собственного веса колонн из тяжелого бетона (ρ=25кН/м³):

Колонна по оси А, подкрановая часть с консолью

G₄₁ = (0,7*9,85+0,6*0,6+0,5*0,6*0,6)0,4*25*1,1*1 = 81,78 кН;

надкрановая часть G₄₂ = 0,4*0,6*3,5*25*1,1*1 = 23,1 кН;

итого G₄ = G₄₁+G₄₂ = 81,78+23,1 = 104,88 кН;

колонна по оси Б, подкрановая часть с консолями

G₅₁ = (0,8*9,85+2*0,65*0,65+0,65*0,65)0,4*25*1,1*1 = 100,62 кН;

надкрановая часть G₅₂ = G₄₂ = 23,1 кН;

итого G₅ = G₅₁+G₅₂ = 100,62+23,1 = 123,72 кН.

Расчетная нагрузка от собственного веса подкрановых балок (по приложению XII [13]) и кранового пути (1,5 кН/м) будет равна:

G₆ = (103+1,5*12)1,1*1 = 133,1 кН.

Временные нагрузки. Снеговая нагрузка для расчета поперечной рамы принимается равномерно распределенной во всех пролетах здания. Для заданного района строительства (г. Иркутск) по [7] определяем нормативное значение снегового покрова s₀ = 0,6867 кПа (район II) и соответственно полное нормативное значение снеговой нагрузки s = s₀*μ = 0,6867*1 = 0,6867 кПа. Коэффициент надежности для снеговой нагрузки γ_f = 1,4. Тогда расчетная нагрузка от снега на 1 м ригеля рамы с учетом класса ответственности здания будет равна

P_sn = 0,6867*1,4*12*1 = 11,54 кН/м.

Длительно действующая часть снеговой нагрузки согласно п. 1.7 [7] составит

P_sn,l = 0,5P_sn = 0,5*11,54 = 5,768 кН/м.

Крановые нагрузки. По приложению XV [13] находим габариты и нагрузки от мостовых кранов грузоподъемностью Q = 10 т (98,1 кН): ширина крана В_к = 5,4 м; база крана А_к = 4,4 м; нормативное максимальное давление колеса крана на подкрановый рельс P_max,n = 85 кН; масса тележки G_т = 2,4 т; общая масса крана G_к = = 13 т.

Нормативное минимальное давление одного колеса крана на подкрановый рельс (при 4 колесах):

P_min,n = 0,5(Q+Q_к)-P_max,n = 0,5(122,6+20,5*9,81)-135 = 26,85 кН.

Нормативная горизонтальная нагрузка на одно колесо крана, направленная поперек кранового пути и вызываемая торможением тележки, при гибком подвесе груза будет равна:

T_n = 0,5*0,05(Q+Q_т) = 0,5*0,05(98,1+2,4*9,81) = 3,04 кН.

Расчетные крановые нагрузки вычисляем с учетом коэффициента надежности по нагрузке γ_f = 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 D_max = P_max,n *γ_f*∑_y*γ_n = 85*1,1*3,08*1 =

= 287,98 кН, где ∑_y – сумма ординат линии влияния ∑_y = 0,54+0,91+1+0,63 = 3,08;

минимальное давление на колонну D_min = P_min,n*γ_f*∑_y*γ_n = 27,8*1,1*3,08*1 =

= 94,24 кН;

тормозная поперечная нагрузка на колонну T = T_n*γ_f*∑_y*γ_n = 3,04*1,1*3,08*1 =

=12,23 кН.

Ветровая нагрузка. Иркутск расположен в III ветровом районе по скоростным напорам ветра. Согласно п. 6.4 [7] нормативное значение ветрового давления равно

w₀ = 0,38 кПа.

Для заданного типа местности А с учетом коэффициента k получим следующие значения ветрового давления по высоте здания:

на высоте до 5 м w_n1 = 0,75*0,38 = 0,29 кПа;

на высоте 10 м w_n2 = 1*0,38 = 0,37 кПа;

на высоте 20 м w_n3 = 1,25*0,38 = 0,47 кПа.

Вычислим значения нормативного давления на отметках верха колонн и покрытия:

на отметке 13,2

w_n4 = 0,4 кПа;

на отметке 15,445

w_n5 = 0,42 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 c_e = 0,8 и с_е3 = -0,4. Тогда с учетом коэффициента надежности по нагрузке γ_f = 1,4 и шага колонн 12 м получим:

расчетная равномерно-распределенная нагрузка на колонну рамы с наветренной стороны w₁ = 0,3459*0,8*1,4*12*0,95 = 4,65 кН/м;

то же, с подветренной стороны w₂ = 0,3459*0,4*1,4*12*0,95 = 2,96 кН/м;

расчетная сосредоточенная ветровая нагрузка от давления ветра на ограждающие конструкции выше отметки 13,2