Проектирование железобетонных конструкций одноэтажного промышленного здания

Колонна разреза фунд гот.cdw

Колонна проектируемого здания
Железобетонные и каменные конструкции
Проектирование железобетонных конструкций
одноэтажного промышленного здания
Фундамент. Армирование М 1:25

Спецификации балки.cdw

Спецификация арматуры проектируемой
Железобетонные и каменные конструкции
Проектирование железобетонных конструкций
одноэтажного промышленного здания

Балка гот.cdw

Железобетонные и каменные конструкции
Проектирование железобетонных конструкций
одноэтажного промышленного здания
Общий вид балки и детали сечений М 1:50

Спецификации колонны.cdw

Спецификация арматуры проектируемой
Железобетонные и каменные конструкции
Проектирование железобетонных конструкций
одноэтажного промышленного здания

Планы гот.cdw

Вертикальные связи по ригелям
Вертикальные связи по колоннам
Горизонтальные связи
Железобетонные и каменные конструкции
Проектирование железобетонных конструкций
одноэтажного промышленного здания
Совмещенный план здания М 1:200

Готов Курс ЖБ .doc

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
Расчетно-пояснительная записка
К курсовому проекту по дисциплине:
«Железобетонные и каменные конструкции»
На тему: «Проектирование железобетонных конструкций одноэтажного промышленного здания»
Одноэтажное промышленное здание.
Пролёт рамы . Рама двухпролётная. Балка.
Продольный шаг колонн число шагов . Длинна всего здания .
Высота уровня пола до головки рельса Н2=132 м.
Грузоподъёмность крана (основного крюка).
Режим работы крана L (лёгкий режим работы).
Ширина крана база крана крановый габарит по высоте
Место строительства – г.Минск. Вес снегового покрова на 1м2 равен кНм2 скоростной напор ветра на высоте до 10м равен Тип местности А.
Условное расчетное давление на грунт .
Материал сборных жб элементов с ненапрягаемой арматурой:
Класс арматуры А-II Вр-I.
Материал сборных жб элементов с напрягаемой арматурой:
Длина колонны от обреза фундамента до верха подкрановой консоли:
где - высота рельса (КР-70150мм);
- расстояние от обреза фундамента до уровня пола;
- отметка головки подкранового рельса;
- высота подкрановой балки.
Длина колонны от верха подкрановой консоли до низа стропильной конструкции:
где – габарит мостового крана с минимальным размером зазора.
Полная длина колонны от обреза фундамента до верха:
Длина колонны от нулевой отметки до низа стропильной конструкции должна быть кратной модулю 18 при высоте более 12м. окончательно принимаем:
ОПРЕДЕЛЕНИЕ НАГРУЗОК ДЕЙСТВУЮЩИХ НА РАМУ.
1. ПОСТОЯННЫЕ НАГРУЗКИ.
Расчетная нагрузка от собственного веса покрытия.
Состав кровельного покрытия.
Нормативная нагрузка
Коэф. надежности по нагрузке
Железобетонное ребристое покрытие размером в плане 15х6м с учетом заливки швов
Обмазочная пароизоляция
Пенобетон (=12см γ=5кНм3)
Цементная стяжка (=2см γ=20кНм3)
Четырехслойный рубероидный ковер на битумной мастике
Гравий втопленный в мастику
Нагрузка на 1 погонный метр пролета ригеля от веса кровельного покрытия составляет: .
Принимаем двухскатную балку покрытия весом .
Расчетная нагрузка от собственного веса покрытия приходящаяся на крайнюю колонну:
Расчетная нагрузка от собственного веса колонны.
где– объемный вес бетона.
- объем бетона подкрановой части колонны.
Расчетная нагрузка от ограждающих конструкций.
Нагрузка от веса стеновых панелей и остекления передаваемая на колонну выше уровня консоли колонны т.е. выше отметки +1065м
Нагрузка передаваема непосредственно на фундаментную балку:
Расчетная нагрузка от веса подкрановых балок.
– площадь поперечного сечение балки.
2. ВРЕМЕННЫЕ НАГРУЗКИ.
Вес снегового покрова на 1м2 покрытия: .
Полная расчетная снеговая нагрузка: .
Длительная расчетная снеговая нагрузка: .
Полная расчетная снеговая нагрузка на крайнюю колонну:
Тоже на среднюю колонну:
Скоростной напор ветра для Минска для части здания до 10м от поверхности земли .
С учетом типа местности Б для части здания высотой до 10м:
То же высотой до 20м: .
Отметка конька здания 164 м. Отметка низа стропильной конструкции 162 м.
Значения аэродинамического коэффициента :
- с наветренной стороны ;
- с подветренной стороны
Коэффициент надежности:
Равномерно распределенная ветровая нагрузка до отметки 162 м:
- с наветренной стороны:
- с подветренной стороны:
Расчетная сосредоточенная ветровая нагрузка выше отметки 162м:
Вес поднимаемого груза кН. Пролет крана м.
Ширина крана база крана вес тележки кН.
Нормативное максимальное давление на колесо крана кН.
Минимальное давление на колесо крана:
где – 370кН вес крана с тележкой.
Нормативная поперечная тормозная сила на одно колесо:
Расчетные максимальные давления на колесо крана:
Вертикальная крановая нагрузка на колонны от двух сближенных кранов с коэффициентом сочетания .
Тоже от четырёх кранов на среднюю колонну с коэффициентом сочетания
Горизонтальная крановая нагрузка на колонну от двух кранов при поперечном торможении:
ОПРЕДЕЛЕНИЕ УСИЛИЙ В КОЛОННАХ РАМЫ (СТАТИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ РАМЫ)
В задачу статического расчета раны входит определение изгибающих моментов продольных и поперечных сил от каждого вида нагрузки и нахождение и и соответствующих им значений N и Q а также и соответствующих ему N и Q в различных сечениях при невыгодных комбинациях нагрузок.
Расчет рамы рекомендуется выполнять методом перемещений. В этом методе имеем один раз кинематически изменяемую систему. Неизвестным является - горизонтальное перемещение верха колонны. Основная система содержит связь препятствующую этому перемещению.
Каноническое уравнение метода перемещений имеет вид:
где – реакция верха колонн от внешнего воздействия;
- коэффициент учитывающий пространственный характер работы каркаса здания. В случае действия крановой нагрузки при шаге рам 6м. При действии постоянной снеговой ветровой нагрузок пространственный характер работы конструкций не проявляется т.е. .
Подвергаем основную систему единичному перемещению и вычисляем реакции верхнего конца крайней колонн .
где – число панелей в нижней части колонны.
Для средней двухветвевой колонны:
1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ УСИЛИЙ В ЛЕВОЙ КОЛОННЕ РАМЫ.
Схема расположения продольных сил их эксцентриситетов относительно геометрических осей в крайней колонне.
1.1. УСИЛИЯ ОТ ПОСТОЯННЫХ НАГРУЗОК.
Продольная сила действует с эксцентриситетом .
В подкрановой части колонны действуют силы:
- от надкрановой части колонны: с .
- от стеновых панелей: с .
- от подкрановых балок: с .
Суммарное значение изгибающего момента вверху подкрановой части колонны:
Упругая реакция верхнего конца левой колонны:
Реакция правой колонны:
Реакция средней колонны: .
Суммарная реакция связей в основной системе:
Из канонического уравнения следует:
Изгибающие моменты в сечениях левой колонны:
Поперечная сила на уровне обреза фундамента:
1.2. УСИЛИЯ ОТ СНЕГОВЫХ НАГРУЗОК.
Упругая реакция нижнего конца левой колонны:
Поперечная сила на уровне обреза фундамента: .
1.3. УСИЛИЯ ОТ ВЕРТИКАЛЬНОЙ КРАНОВОЙ НАГРУЗКИ.
1.3.1. НА ЛЕВОЙ КОЛОННЕ НА СРЕДНЕЙ КОЛОННЕ.
Реакция верхнего конца левой колонны:
Реакция верхнего конца средней колонны:
Реакция верхнего конца правой опоры:
Суммарная реакция связей в основной системе:
Перемещение основной системы:
Упругоподатливая реакция левой колонны:
1.3.2. НА ЛЕВОЙ КОЛОННЕ НА СРЕДНЕЙ КОЛОННЕ.
1.3.3. 2 НА СРЕДНЕЙ КОЛОННЕ(ОТ 4 КРАНОВ ОДНОВРЕМЕННО).
1.4. УСИЛИЯ ОТ ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ КРАНОВЫХ НАГРУЗОК.
а). Тормозная сила приложена к левой колонне и направлена слева направо.
Реакция верхнего конца левой опоры:
Перемещение основной системы:
б). Тормозная сила приложена к средней колонне и направлена справа налево.
Суммарная реакция связей в основной системе: .
1.5. УСИЛИЯ ОТ ВЕТРОВЫХ НАГРУЗОК.
- Активное ветровое давление: ;
- Пассивное ветровое давление: .
Расчетная сосредоточенная ветровая нагрузка действующая на уровне низа ригеля:
Упругая реакция верхнего конца левой опоры:
Упругая реакция средней опоры:
Упругая реакция правой опоры:
Перемещение основной системы при :
Упругоподатливая реакция правой колонны:
Изгибающие моменты в сечениях правой колонны:
1.6. ТАБЛИЦА РАСЧЕТНЫХ УСИЛИЙ.
Крановая на левой опоре
Крановая тормозная на левой опоре
Крановая от 4-х кранов в одном створе
Ветровая нагрузка слева
Ветровая нагрузка справа
Основные сочетания с учетом крановых и ветровых нагрузок
Огибающие эпюры моментов.
РАСЧЕТ ПРОЧНОСТИ КРАЙНЕЙ ДВУХВЕТВЕВОЙ КОЛОННЫ.
1. РАСЧЕТ НАДКРАНОВОЙ ЧАСТИ КОЛОННЫ.
Размеры сечения надкрановой части колонны:
Арматура ненапрягаемая: А–II
Арматура ненапрягаемая: A–I
Имеем две комбинации усилий
Расчетная длина надкрановой части колонны при разрезных подкрановых балках в плоскости поперечной рамы при учете крановой нагрузки
Так как и имеют положительное значение то условием 6.1* пользоваться нет необходимости.
Начинаем расчет с первой комбинации усилий.
Гибкость элемента учитываем влияние изгиба колонны.
Момент инерции сечения
Изгибающий момент основных усилий относительно растянутой арматуры
то же для длительных нагрузок
Коэффициент учитывающий влияние длительно действующей нагрузки
В первом приближении согласно таблицы 6.1 [1 стр. 48] принимаем . Момент инерции арматуры и относительно центра сечения
- коэф. учитывающий влияние гибкости колонны
Определяем условную критическую силу
смсм – имеет место случай больших эксцентриситетов.
Расчетный эсцентриситет
E=e0*+h2-a=27.58+382=43.58см
Требуемая площадь сечения сжатой арматуры
As=N*e-0.4Rb*b*h02Rsc(h0-a)=15757*04358-04*145*103*05*035103*280(035-003)=00000451
Проверяем прочность бетонного элемента (без арматуры) из условия:
Следовательно армирование принимается конструктивно в данном случае по 316 А-II к
На этом расчёт заканчивается.
2. РАСЧЕТ СКВОЗНЫХ СЕЧЕНИЙ ДВУХВЕТВЕВОЙ КОЛОННЫ ПО ОБРЕЗУ ФУНДАМЕНТА В ПЛОСКОСТИ РАМЫ.
Размеры сечения колонны
Расчетная длина подкрановой части колонны в плоскости поперечной рамы
м; h0=1300-30=1270 мм
Расчет начинаем со второй комбинации.
Приведенный радиус инерции сечения двухветвевой колонны в плоскости изгиба
Приведенная гибкость сечения
следует учесть влияние гибкости колонны на ее прочность.
Эксцентриситет продольной силы относительно оси симметрии колонны
Момент инерции составного сечения
Моменты от полной и постоянной плюс длительной нагрузки относительно оси симметрии растянутой ветви
В первом приближении задаемся коэффициентом армирования
Момент инерции арматуры
Условная критическая сила
Определяем усилия в ветвях колонны
Определяем изгибающий момент возникающий в каждой ветви колонны от действия поперечной силы кН
Эксцентриситет силы относительно оси симметрии наиболее нагруженной ветви
Случайные эксцентриситеты
принимаем окончательно см
Эксцентриситет относительно центра тяжести растянутой арматуры
смсм имеет место случай больших эксцентриситетов.
Проверка прочности бетонного элемента (без арматуры) из условия
Условие выполняется.
Переходим к 1-й комбинации.
смсм имеет место случай малых эксцентриситетов.
3. РАСЧЕТ НАДКРАНОВОЙ И ПОДКРАНОВОЙ ЧАСТИ КОЛОННЫ ИЗ ПЛОСКОСТИ РАМЫ.
Расчетная длина надкрановй части м
Гибкость элемента (см. стр. 22) следовательно расчет из плоскости рамы не производится.
Расчетная длина подкрановой части м
Гибкость элемента (см. стр. 24) следовательно расчет из плоскости рамы не производится.
4. РАСЧЕТ ПРОМЕЖУТОЧНОЙ РАСПОРКИ ДВУХВЕТВЕВОЙ КОЛОННЫ.
Изгибающий момент в распорке
Сечение распорки прямоугольное b=50см hR=50см h0=47см
Так как эпюра моментов двухзначная
принимаем фактической армирование 314 A-II с см2
Поперечная сила в распорке
Проверяем условие отсутствия наклонных трещин в распорке
Расчетное армирование не требуется поперечную арматуру в сечении распорки принимаем конструктивно 35A-I с шагом поперечных стержней S=150мм исходя из конструктивных соображений.
ПРОЕКТИРОВНИЕ ОТДЕЛЬНОСТОЯЩЕГО ФУНДАМЕНТА СТАКАННОГО ТИПА.
1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПЛОЩАДИ ПОДОШВЫ И ВЫСОТЫ ФУНДАМЕНТА.
Условное расчетное давление на грунт R0=030МПа
Нагрузка от веса стены передающаяся на фундамент G6=-18283кН эксцентриситет нагрузки е6=0775м. Момент от действия нагрузки относительно оси колонны создается отрицательный.
Размеры фундамента в плане определяем по нормативным нагрузкам. При этом фундамент обычно считают абсолютно жестким а давление на грунт условно принимают изменяющимся по линейному закону.
Расстояние от дна стакана до подошвы фундамента принято:
-015-09-005=400мм>200мм
Фундамент трехступенчатый высота ступеней принята – 45см.
Требуемая площадь подошвы при центральной нагрузке
Учитывая что действует изгибающий момент требуемая площадь фундамента увеличится на 20%
Ориентировочно принимая соотношение сторон подошвы фундамента находим:
м; м; фактическая площадь фундамента м2
Условия не выполняются следовательно увеличиваем площадь подошвы фундамента.
Условия выполняются.
2. РАСЧЕТ СЕЧЕНИЯ АРМАТУРЫ.
Площадь сечения арматуры укладываемой в подошве фундамент определяют расчетом нормальных сечений I-I II-II III-III IV-IV (см. рис. выше) на действие изгибающих моментов в этих сечениях вызванных реактивным давлением грунта от расчетных усилий. Нагрузки от собственного веса фундамента м веса грунта на его уступах не учитывают т.к. реакция грунта определена без учета этих нагрузок.
Изгибающие моменты в указанных сечениях определяют по схеме консольной балки. При действии на фундамент разных знаков изгибающие моменты в сечениях I-I и II-II вычисляют от давления грунта полученного при MФII и NФ в сечении III-III от давления при MФI и NФI; в сечении IV-IV – от давления соответствующего той комбинации MФ и NФ при которой получается наибольшее значение
Определяем и от расчетных нагрузок без учета веса фундамента и грунта на его обрезах
Для сечения IV-IV определяем
МПа – принимаем эту величину
Значения изгибающих моментов
При определении усилий в расчетных сечениях не учтены касательные напряжения возникающие по контакту фундамента с основанием вследствие их малости.
По найденным значениям изгибающих моментов определяем площадь сечения арматуры в обоих направлениях.
По конструктивным требованиям в обоих направлениях должна быть поставлена арматура не менее 10мм с шагом не более 200мм.
Принимаем армирование арматурой 10мм А-II обоих направлениях.
Фактическое армирование вдоль длинной стороны 1010 А-II см2
Фактическое армирование вдоль короткой стороны 15 10 А-II см2
3. РАСЧЕТ ПОДОШВЫ ФУНДАМЕНТА ПО РАСКРЫТИЮ ТРЕЩИН.
Нормами СНиП 2.03.01-84* рекомендуется определять ширину раскрытия трещин нормальных к продольной оси растянутой арматуры по имперической формуле в миллиметрах
как для изгибаемого элемента
- стержневая арматура периодического профиля
РАСЧЁТ И КОНСТРУИРОВАНИЕ ДВУТАВРОВОЙ БАЛКИ ПОКРЫТИЯ.
Расстояние между осями опор балки:
Арматура напрягаемая: А–V
Прочность бетона в момент обжатия принимаем:
Предварительно контролируемое напряжение назначаем:
Проверяем условия при
- условия соблюдены.
Определяем коэффициент точности натяжения арматуры:
-при механическом способе натяжения; при неблагоприятном влиянии предварительного натяжения а при благоприятном
ОПРЕДЕЛЕНИЕ НАГРУЗОК И УСИЛИЙ.
Временная (снеговая):
Постоянная и длительная
Вычисляем изгибающие моменты и поперечные силы с учётом коэффициента надёжности по назначению .
Максимальный момент в середине пролёта от полной расчётной нагрузки:
Максимальный момент в середине пролёта от полной нормативной нагрузки:
Наибольшая поперечная сила от полной расчётной нагрузки:
Изгибающий момент в 13 пролёта балки от расчётной нагрузки ():
ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЙ РАСЧЁТ СЕЧЕНИЯ АРМАТУРЫ.
Из условия обеспечения прочности сечения напрягаемой арматуры должно быть:
В сечении на расстоянии 13 пролёта от опоры былки:
Здесь -расстояние от торца баки до сечения в 13 расчётного пролёта;
Ориентировочное сечение напрягаемой арматуры из условия обеспечения трещеностойкости:
Необходимое число проволоки 6 Вр-II см2
Назначаем 956 Вр-II см2
Таким образом для дальнейших расчётов предварительно принимаем: площадь напрягаемой арматуры см2
Площадь ненапрягаемой арматуры в сжатой зоне бетона (полке) конструктивно
0 А-V см2 тоже в растянутой зоне см2
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ПРИВЕДЁННОГО СЕЧЕНИЯ.
Отношение модулей упругости
Приведённая площадь арматуры
Расчётное сечение балки в середине пролёта.
Площадь приведённого сечения посредине балки:
Статический момент сечения относительно нижней грани:
Расстояние от центра тяжести приведённого сечения до нижней грани
то же до верхней грани
Момент инерции приведённого сечения относительно центра тяжести сечения:
где I0-момент инерции рассматриваемого сечения относительно своего центра тяжести
А-площадь сечения аi-расстояние от центра тяжести рассматриваемой части сечения до центра тяжести приведённого сечения.
Момент сопротивления проведённого сечения для нижней растянутой грани балки при упругой работе материалов:
тоже для верхней грани балки
Расстояние от центра тяжести приведённого сечения до верхней ядровой точки:
Момент сопротивления сечения для нижней грани балки с учётом неупругих деформаций бетона:
Приближённо можно принять
Приближённо также принимаем
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОТЕРЬ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОГО НАПРЯЖЕНИЯ АРМАТУРЫ.
Первые потери от релаксации напряжений арматуры:
От температурного перепада (при )
От деформации анкеров у натяжных устройств при длине арматуры l=19м
Усилие обжатия бетона с учётом потерь при коэффициенте точности натяжения
Эксцентриситет действия силы P1:
Расчётный изгибающий момент в середине балки от собственного веса возникающий при изготовлении балки в вертикальном положении тоиже нормативный
Напряжение обжатия бетона на уровне центра тяжести напрягаемой арматуры от действия усилия P1 и момента
Отношение что удовлетворяет п.1.39 СНиП. Это отношение меньше для бетона класса В40. Поэтому потери напряжений от быстронатекающей ползучести для бетона подвергнутого тепловой обработке будут:
Вторые потери: от усадки бетона класса В40 подвергнутого обработке при атмосферном давлении от ползучести бетона при
Суммарное значение вторых потерь:
Полные потери предварительного натяжения арматуры:
Усилие обжатия с учётом полных потерь:
Принятое армирование балки показано на чертеже. Продольная напрягаемая арматура 755 А-V размещена в нижней полке. Верхнюю полку армируют сварными каркасами К-3 и К-4 состоящими из двух продольных стержней 16 А-II и поперечных
Стенку армируют каркасами К-1 и К-2 в два ряда перепуск сеток в местах стыков 300 мм. Для обеспечения трещиностойкости и прочности опорного узла поставлены сетки К-5 из проволоки 5 A-I. Длина зоны передачи напряжений для напрягаемой арматуры без анкеров при расчёте элементов по трещеностойкости по формуле:
где и (по табл. 28 СНиП) для проволочной арматуры класса A-V); - с учётом первых потерь; .
Сетки К-5 приняты длиной 50 см.
Закладные детали М-1 и М-2 выполняют из листовой стали марки ВСт3кп2 со штырями из арматуры класса A-II
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ.
Протасов В.А. «Проектирование железобетонных конструкций одноэтажного промышленного здания». Методические указания. Псков 2000 г. – 47 с.
Байков В.Н. Э.Е. Сигалов. «Железобетонные конструкции». Общий курс -М.:Строймздат 1985 г. – 728с.
СНиП 20301-84* «Бетонные и железобетонные конструкции» - М: Госстрой СССР 1989 г. – 77с.
Мандриков А.П. «Примеры расчёта железобетонных конструкций» -М: Стройиздат 2-е издание 1989г. – 503с.