Проектирование производственного одноэтажного здания

Ватман 1.1.dwg

I-I Вертикальный разрез одноэтажного здания с подвалом М 1:50
Монтажный план М 1:50
Вертикальный разрез здания
Асбестоцементная плита
Эпюра материалов М 1:50
Стык ригеля с колонной М 1:20
000 (отметка чистого пола)
КубГТУ-АДФ-01-АД-103-2003
Проектирование производственного
Вертикальный разрез и монтажный
плита перекрытия П-1

ПОЯСНИТЕЛЬНААПИСКА.DOC

Составление монтажного плана
Назначение конструктивных размеров элементов здания
2 Ребристая плита перекрытия
3 Пустотная плита перекрытия
4 Фундамент под колонну
Технико-экономические показатели элементов здания
Расчет и конструирование железобетонной плиты перекрытия
2 Расчет элементов плиты
Расчет и конструирование ригеля
2 Армирование ригеля
Конструирование колонны
Конструирование фундамента под колонну
Расчет и конструирование металлической фермы
с. рис. источников прил. чертежей
ЗДАНИЕ ПЛИТА ПЕРЕКРЫТИЯ РИГЕЛЬ КОЛОННА ФУНДАМЕНТ СТРОПИЛЬНАЯ ФЕРМА.
В курсовом проекте на тему: «Проектирование производственного одноэтажного здания» объектом исследования является производственное здание представляющее собой комплекс железобетонных и металлических конструкций (плита перекрытия фундамент колонна ригель ферма).
Цель работы – получить: квалифицированные знания по рациональному и экономичному проектированию основных элементов зданий и сооружений; представление о сложности трудоемкости и ответственности решаемых вопросов; овладеть практическими методами расчета сборных железобетонных конструкций.
В процессе работы проводились исследования природно-климатических условий региона строительства. На основании полученных данных разрабатывалось два альтернативных варианта монтажного плана здания.
Основные конструктивные и технико-экономические показатели прочность экономичность сооружения.
На основании анализа технико-экономических показателей из двух вариантов был выбран «Вариант I» отвечающий требованиям по выше перечисленным показателям.
На современном этапе развития строительной индустрии требуется новые высоко квалифицированные специалисты. Именно новые кадры должны внести огромный вклад в развитие строительства. Но для этого необходимо чтобы каждый специалист в совершенстве знал основные конструктивные решения зданий четко представлял все особенности физико-механических свойств строительных материалов расчетных схем и напряженного состояния элементов строительных конструкций. В настоящее время большие требования предъявляются к специалистам.
Курсовой проект «Проектирование производственного одноэтажного здания» позволяет студенту овладеть основными правилами и методами проектирования железобетонных и металлических конструкций изучить физико-механические свойства строительных материалов. Проект расширяет кругозор будущего инженера что дает большой плюс при устройстве на работу.
Курсовой проект в дальнейшем может быть использован при проектировании комплекса придорожного сервиса включающего станцию технического обслуживания автомобилей (производственное здание) кафе гостиничный комплекс.
Исходные данные для проектирования:
Сетка колонны: 46 м;
Число пролетов каркаса: а) вдоль здания – 5; б) поперек здания – 4;
Высота подвала: 25 м;
Условное расчетное сопротивление грунта: 32 кгсм2;
Район строительства: г. Уфа;
Временная нагрузка на перекрытие: 500 кгм2.
Назначаем поперечное расположение ригеля и осуществляем нулевую привязку продольных несущих стен.
«Монтажный план» Вариант I (Приложение А).
«Монтажный план» Вариант II (Приложение Б).
Поперечное сечение ригеля представлено на рис. 2.1.
Рисунок 2.1 – Поперечное сечение ригеля
Поперечное сечение ребристой плиты перекрытия представлено на рис. 2.2.
Рисунок 2.2 – Поперечное сечение ребристой плиты перекрытия
Поперечное сечение пустотной плиты перекрытия представлено на рис. 2.3.
Рисунок 2.3 – Поперечное сечение пустотной плиты перекрытия
Поперечное сечение фундамента под колонну представлено на рис. 2.4.
Рисунок 2.4 – Поперечное сечение фундамента под колонну
Поперечное сечение колонны представлено на рис. 2.5.
Рисунок 2.5 – Поперечное сечение колонны
Основные технико-экономические показатели представлены в таблице 3.1.
Таблица 3.1 – Основные технико-экономические показатели элементов здания
Наименование элементов
Площадь поперечного сечения элемента м2
Количество элементов
Ребристая плита перекрытия
Фундамент под колонну
Пустотная плита перекрытия
Выполняя сравнение и анализ основных показателей элементов здания я выбирал в качестве основного варианта проектирования - Вариант №1.
Назначаем класс и диаметр арматуры и привязку основных арматурных элементов железобетонной плиты перекрытия.
Расположение арматуры в плите представлены на рис. 6.1.1.
Рисунок 4.1.1 – Расположение арматуры в ребристой плите перекрытия
– основной стержень обеспечивающий в целом прочность плиты. Арматура: А VI диаметром 32 мм.
КР1 – каркас основного продольного ребра.
КР2 – каркас опорного поперечного ребра.
СП1 – сетка плиты. Она обеспечивает работу плиты на местное продавливание. Располагается между каркасами КР1 по всей длине плиты.
СП2 – сетка плиты. Она армирует сопряжение полки с основным продольным ребром.
Конструкции арматурных элементов
Каркас основного продольного ребра КР1.
Каркас основного продольного ребра представлен на рис. 4.1.2.
Рисунок 4.1.2 – Каркас основного продольного ребра
h – высота каркаса: h=160 мм;
с1 – место приварки первого стержня: с1=30 мм;
с2 – шаг поперечных стрежней: с2=80 мм;
n1 – число промежутков на опорном участке с шагом с2: n1=18;
с3 – шаг поперечных стержней в средней части плиты: с3=210 мм;
n2 – число промежутков в средней части плиты с шагом с3: n2=15;
Стержень 2 3: A III диаметр 12 мм;
Стержень 4: A III диаметр 8 мм.
Сетка СП1 представлена на рис. 4.1.3.
Рисунок 4.1.3 – Сетка плиты СП1
c1 – место приварки первого стержня: с1=30 мм;
с2 – шаг рабочих стержней: с2=80 мм;
n1 – число рабочих стержней: n1=72;
с4 – место приварки продольных стержней: с4=30 мм;
с5 – шаг продольных стержней: с5=220 мм;
n2 – число промежутков между продольными стержнями зависящее от ширины плиты: n2=4;
Стержень 5: A III диаметр 8 мм;
Стержень 6: A III диаметр 8 мм.
Каркас опорного поперечного ребра КР2.
Каркас опорного поперечного ребра представлен на рис. 4.1.4.
Рисунок 4.1.4 – Каркас опорного поперечного ребра КР2
Lк – длина каркаса:
h – высота каркаса: h=110 мм;
с2 – шаг поперечных стрежней: с2=170 мм;
n – число промежутков поперечных стержней участке с шагом с2: n1=5;
с3 – место приварки продольных стержней: с3=30 мм;
Стержень 7: A III диаметр 12 мм;
Стержень 8: A III диаметр 8 мм.
Сетка плиты СП2 представлена на рис. 4.1.5.
Рисунок 4.1.5 – Сетка плиты СП2
с4 – длина изгиба: с4=340 мм;
Стержень 10: A III диаметр 8 мм;
Стержень 11: A III диаметр 8 мм.
Бетон тяжёлый класса В30:
Rb=17 МПа – расчетное сопротивление бетона осевому сжатию;
Rbt=12 МПа – расчетное сопротивление бетона осевому растяжению;
Rbn=22 МПа – нормативное сопротивление бетона осевому сжатию;
Rbtn=18 МПа – нормативное сопротивление бетона осевому растяжению;
rжб=24000 Нм3 – плотность бетона.
Определим действующие нагрузки на 1 м полки плиты: q=g+p (см. Таблица 4.1)
Таблица 4.1 – Действующая нагрузка на 1 м полки плиты
Коэффициент надежности по нагрузке
в) железобетонная полка
g=9405+1596+1254=37905 Нм
II. Временная нагрузка
q=37905+6175=99655 Нм=997 кНм
Где gп=095 – коэффициент надежности по назначению здания.
Проверка прочности на изгиб.
Арматура: А III диаметр 8 мм RS=390 МПа
Из системы находим: см.
Величина x должна удовлетворять условию: (2)
[ с. 125] – граничная относительная высота сжатой зоны где:
Rb=17 МПа Rb1=125 МПа а=085 – для тяжелого бетона;
sSR=390 МПа – напряжение в арматуре;
sCSU=400 МПа – предельное напряжение в арматуре сжатой зоны.
Подставляя значения для величины xR находим её значение:
Проверяем условие (2): x=144 см053×3 см=159 см – условие выполняется.
Проверяем значение изгибающего момента по условию (1):
М=094 кНм 390×106×1×00144×(003-00072)=558 кНм – условие выполняется.
Расчет основных продольных ребер.
Нагрузка q: q=gпокр+gплиты.
)gпокр=gпола на 1 м2×bплиты=3990×130=5187 Нм=519 кНм;
)gплиты==30373 Нм=304 кНм.
Нагрузка p: p=pзад×bпл ном×gf=5000×13×13=8450 Нм=845 кНм.
Расчетную схему принимаем как однопролетную неразрезную балку.
расчетное поперечное сечение плиты.
h0=hпл-as=022-003 м – рабочая высота;
bp=026 м – суммарная ширина всех основных продольных ребер.
Арматура стержня 1: A VI диаметр 32 мм; As=1608 см2; Rs=980 МПа;
Из (1) находим x: см.
x=1655 см>hf=5 см – условие не выполняется.
Так как условие не выполняется увеличиваем высоту плиты hпл и ширину основного продольного ребра bр: hпл=30 см; bp=20 см; Таким образом имеем: hf=13 см; bf=20+6×13=98 см.
x=946 см>hf=13 см – условие выполняется: высота сжатой зоны находится в пределах полки.
Проверяем значение изгибающего момента основного продольного ребра по условию (1):
Mmax=731 кНм17×106×098×00946×(013-00473)=130340 Нм=13034 кНм - условие выполняется.
Расчетная схема по наклонному сечению.
Проверку выполняем по условию (3):
- несущая способность бетона над вершиной наклонной трещины;
jb2=17 (для тяжелого мелкозернистого бетона) – коэффициент учитывающий вид бетона;
- коэффициент учитывающий форму поперечного сечения. Поскольку jf>05 то принимаем: jf=05.
jn=0 – коэффициент учитывающий наличие силы предварительного напряжения;
кН – усилия в хомутах;
RSW – расчетное сопротивление поперечной арматуры при расчете наклонных сечений при действии поперечной силы Q;
Qmax=494 кН429+2788=3217 кН – условие выполняется.
Определение действующей нагрузки
I. Постоянная нагрузка:
q=gпола + gплиты + gригеля
gплиты=14175 Нм=142 кНм;
gригеля=F×rжб×gf=020×11×24000=5280 Нм=528 кНм;
II. Временная нагрузка: Нм = 39 кНм.
Вычисление усилий от постоянной нагрузки.
М2 пр=0025×q×l2=1737 кНм.
МВ=МС=М2 пр=-005×р×l2=-312 кНм.
М1 пр=М3 пр=05×МВ=-156 кНм;
М2 пр=0075×р×l2=468 кНм.
М1 пр= 0074×р× МВ=-0117×р×
Конструирование арматуры ригеля.
Для экономии арматуры часть продольных стержней не доводим до опор обрывая их в пролете в соответствии с эпюрой изгибающих моментов.
Для определения мест теоретического обрыва арматуры наложим эпюру арматуры на огибающую эпюру изгибающих моментов (см. рис 7.1).
В крайнем пролете ригеля при действии М1пр назначена арматура: два стержня A III диаметром 25 мм и два стержня диаметром 16 мм A III суммарной площадью As=1384 см2.
Ms=As×Rs×h× - относительное значение плеча внутренней пары;
h0=h-006 м=05-006=044 м;
gb2=09 – коэффициент условия работы бетона;
h=1-390×00013842×17×09×04×044=090;
Ms=390×106×0001384×09×044=21372 кНм;
Назначаем к обрыву два нижних дополнительных стержня диаметром 16 мм AIII площадью ASH=402 см2.
h0=h-004=05-004=046 м;
h=1-390×00004022×17×09×04×046=097;
MSH=390×106×0000402×097×046=70 кНм;
Точки А и Б эпюры момента арматуры нижнего ряда с огибающей эпюрой изгибающего момента от нагрузки и являются местом теоретического обрыва арматуры (см. рис. 7.1).
На опоре B при действии MB назначена арматура: два стержня диаметром 25 мм AIII два стержня диаметром 20 мм суммарной площадью AS=161 см2.
Эпюра моментов воспринимаемая этой арматурой:
h0=h-006=05-006=044 м;
h=1-390×0001612×17×09×04×044=088;
MS=390×106×000161×088×044=24312 кНм;
Назначаем к обрыву два верхних дополнительных стержня на опоре B диаметром 20 мм AIII площадью: ASB=628 см2:
h=1-390×00006282×17×09×04×046=096;
MSВ=390×106×0000628×096×046=10816 кНм;
Полученная точка В на эпюре и является точкой теоретического обрыва арматуры (см. рис. 7.1).
Рисунок 7.1 – Огибающая изгибающего момента и эпюра арматуры
Крайний блок Р-1: каркас КР-1 ригеля представлен на рис. 5.2.1
Рисунок 5.2.1 – Каркас ригеля КР-1
Стержень 1 2 – каркасообразующие: AIII диаметр 25 мм;
Стержень 3 – дополнительный нижний: AIII диаметр 16 мм;
Стержень 4 – верхний дополнительный: AIII диаметр 20 мм;
Стержень 5 – поперечный: AIII диаметр 10 мм.
Средний блок Р-2: каркас ригеля КР-2 представлен на рис. 6.2.2
Рисунок 6.2.2 – Каркас ригеля КР-2
Стержень 6 7 – каркасообразующие: AIII диаметр 25 мм;
Стержень 8 – нижний дополнительный силовой: AIII диаметр 10 мм;
Стержень 910 – верхний дополнительный силовой: AIII диаметр 25 мм;
Стержень 11 – предназначен для восприятие поперечной силы: AIII диаметр 10 мм.
RS=390 МПа; Rb=17 МПА
Проверку проводим по условию (1):
Величина x должна удовлетворять условию: (2) где xR=053.
x=563 xRh0=2332 – условие выполняется.
Проверяем значение момента:
М=1186 кНм Мпред=15767 кНм – условие выполняется.
x=563 xRh0=2438 – условие выполняется.
М=14247 кНм Мпред=15767 кНм – условие выполняется.
Средний блок (в пролете ригеля):
М=6417 кНм Мпред=15767 кНм – условие выполняется.
Проверка по наклонному сечению на действие максимальной поперечной силы Q1B=-20046 кН:
Qmax=494 кН 11383+1900=201383 кН – условие выполняется.
Стержень 1: AIII диаметр 40 мм;
Стержень 2: AIII диаметр 25 мм;
Стержень 3 – хомуты средней части: AIII диаметр 6 мм. Шаг стержней равен 142 мм;
Стержень 4 – хомуты площадки: AIII диаметр 6 мм. Шаг стержней равен 60 мм;
Д пластина – закладная деталь приваривается к стержню 2: ст.3 высотой 12 мм.
Стержень 1 – основной силовой стержень: AIII диаметр 40 мм;
Стержень 2 – поперечный: AIII диаметр 10 мм шаг 50 мм;
Стержень 3 4 – образующие сетку С-1: AIII диаметр 18 мм;
Стержень 56 – образующие сетку С-2: AIII диаметр 12 мм.
Определение действующей нагрузки:
а) Собственный вес фермы связей прогонов: qrn=2000 Нм2;
б) Вес кровли: qr=800 Нм2.
II. Временная – снеговая: S=S0×gsp×m
S0 – нормативная нагрузка на 1 м2 в зависимости от района строительства. г. Уфа находится в четвертом районе строительства: S0=1500 Нм2;
m - коэффициент перехода от веса снегового покрова на горизонтальной поверхности земли к нагрузке на покрытие учитывающий её неравномерное распределение в зависимости от рельефа кровли (m=075; 1; 125);
gsp=14 – коэффициент надежности.
Первая расчетная схема:
Стропильную ферму рассчитываем на сосредоточенные узловые силы к которым приводят все нагрузки отнесенные к 1 м2 покрытия: Fg=(qr×d1+qrn×d) ×b×gfg
qr – вес 1 м2 кровли;
qrn – вес ферм связей прогонов отнесенный к 1 м2 горизонтальной поверхности;
d – длина панели нижнего пояса;
d1 – длина панели верхнего пояса;
b – расстояние между фермами;
gfg – коэффициент надежности постоянной нагрузки.
Fg=(800×361+2200×335) ×6×105=64625 Н=646 кН.
I. Определение опорных реакций:
SMA=6dRB-6dFg-5d2Fg-4d2Fg-3d2Fg-2d2Fg-d2Fg=0.
SMB=6dRA-6dFg-5d2Fg-4d2Fg-3d2Fg-2d2Fg-d2Fg=0.
II. Определение усилий в стержнях фермы:
Усилие N12 (N1012 – так как ферма симметрична)
Используем метод сечений способ проекций:
Используем метод вырезания узла:
Sy=N23-Fg=0 N23=Fg=646 кН.
Sx=N13-N35=0 N13=N35.
Используем метод сечений способ моментной точки:
Моментная точка – точка 5
Моментная точка – точка 1.
Усилие N35 (N13N911N1112)
Моментная точка – точка 2
Моментная точка – точка 1
Моментная точка – точка 7
Моментная точка – точка 4
Вторая расчетная схема:
Перейдем от равномерно распределенной снеговой нагрузки к сосредоточенным силам по формуле: PS=S×b×d.
PS1=S0×m×gsp×d×b=1500×075×14×6×335=31658 Н=317 кН;
PS2=S0×m×gsp×d×b=1500×125×14×6×335=52763 Н=528 кН.
SMA=6dRB-6dPS2-5dPS2-4dPS2-3dPS2-2d PS1-dPS1=0.
SMB=6dRA-6dPS1-5dPS1-4dPS1-3dPS2-2d PS2-dPS2=0.
Моментная точка – точка 9
Моментная точка – точка 12
Моментная точка – точка 10
Моментная точка – 12
Моментная точка – точка 8
Третья расчетная схема:
PS=S0×m×gsp×d×b=1500×1×14×6×335=42210 Н=422 кН;
SMA=6dRB-6dPS-5dPS-4dPS-3dPS-2dPS-dPS=0;
SMB=6dRA-6dPS-5dPS-4dPS-3dPS-2dPS-dPS=0;
Усилие N35 (N13 N911 N1112)