Промышленное одноэтажное 2-ух пролетное здание

Чертеж.dwg

Материалы Бетон класса В30
Каркас пространственный КП-1
Спецификация на плиту П-2
Плита перекрытия П-2
КУРСОВОЙ ПРОЕКТ по дисциплине Железобетонные и каменные конструкции
Промышленное одноэтажное
Ферма стропильная ФБС-1
Ведомость расхода стали на элемент
Закладные изделия М-2
Групповая спецификация на стропильную ферму ФБС-1
Спецификация элементов на стропильную ферму ФБС-1
Каркас пространственный КП-2
Каркас пространственный КП-3
Каркас пространственный КП-4
Дополнительные сборочные еденицы
Изделие закладное М-1
Изделие закладное М-2
Изделие закладное соед. МС-1
Примечания: 1 В разделе сборочные еденицы включены все арматурные изделия и закладные детали. 2 Арматурные изделия и каркасы разработаны только для основных элементов
остальные выполняются по аналогии. 3 В ведомости расхода стали
приведена выборка только для тех арматурных изделий и закладных деталей
для которых разработаны чертежи на листах 1 и 2. 4 Защитный слой бетона для арматуры должен приниматься не менее 20мм и не менее диаметра стержня
Спецификация железобетонных основных элементов
Спецификация элементов на колонну К-1
Изделие закладное М-3
Изделие закладное М-4
Изделие закладное М-5
Групповая спецификация на колонну К-1
Конструктивная схема поперечной рамы
Cхема расположения железобетонных элементов
Спецификация элементов на фундамент Ф-1
Групповая спецификация на фундамент Ф-1
Ферма стропильная ФБС-1.
КУРСОВОЙ ПРОЕКТ по дисциплине "Железобетонные и каменные конструкции
Колонна К-1. Фундамент Ф-1.
Изделие закладное соед. МС-2

Пояснительная записка.doc

1.Компоновка поперечной рамы.
Здание отапливаемое двухпролетное с открытыми тоннелями глубиной 36м вдоль наружных продольных стен. Район строительства г. Рязань местность типа В. Длина здания в осях – 72м. Пролеты здания - 24м шаг колонн - 12м. Покрытие здания — утепленное. Плиты покрытия железобетонные размером 3x12м. Стропильные конструкции - железобетонные безраскосные фермы пролетом 24м. Устройство светоаэрационных фонарей не предусматривается цех оснащен лампами дневного света.
Каждый пролет здания оборудован двумя мостовыми кранами с группой работы 5К и грузоподъемностью 305 т. Высота до низа стропильных конструкций 144 м высота кранового рельса 150 мм (тип КР-100).
Подкрановые балки разрезные железобетонные предварительно напряженные высотой 14 м. Наружные стены - панельные: до отметки 72 м самонесущие выше - навесные.
Для обеспечения пространственной жесткости здания в продольном направлении предусмотрены стальные вертикальные связи по колоннам портального типа. Место установки связей - середина здания в пределах одного шага колонн на высоту от пола до низа подкрановых балок.
Жесткость здания в поперечном направлении обеспечивается защемлением колонн в фундаментах.
Жесткость диска покрытия в горизонтальной плоскости создается крупноразмерными железобетонными плитами покрытия приваренными не менее чем в 3-х точках к стропильным конструкциям. Швы между плитами должны быть замоноличены бетоном класса не менее В10.
2 Геометрия и размеры колонн.
Расстояние от пола на отметке «0.000» до головки подкранового рельса . Высота надкрановой части ступенчатой колонны определяется из условия:
Высота подкрановой части колонны (средней)
Полная высота колонны (средней):
Для крайних колонн Н2 = 47м; Н1= 1465 м
Полная высота колонны (крайней):
Поскольку Н >10м принимаем двухветвевые колонны. Размер сечений колонн:
-крайних: в подкрановой части h1 (110)H1 - для кранов грузоподъёмностью 30т. Тогда h1 (134510) = 1345м (примем h1 = 1300мм (кратно 100 мм.)
В надкрановой части h2 =
- привязка кранового пути к разбивочной оси. При Q 50т =250 мм.
- привязка осей крайних колонн к разбивочным осям. Поскольку шаг колонн 12м. привязка =250мм.
Вкр - расстояние от оси кранового рельса до торца крана 60мм - минимально допустимый зазор между торцом крана и гранью колонны.
Полученное значение округляется в меньшую сторону кратно 100 мм.
Принимаем h2 =500мм
Ширина колонны принимается из трёх значений:
b 50 см - для шага колонн 12м. Примем b = 500мм.
h2= 600мм - из условия опирания стропильных конструкций.
Окончательно принимаем ширину средних колонн b=500мм.
Окончательно с учетом конструктивных требований унификации и стандартизации принимаем типовые колонны по серии КЭ-01-52.
3. Определение нагрузок на раму.
Постоянные нагрузки.
Нагрузка от веса покрытия
Нормативная нагрузка Па
Расчетная нагрузка Па
Цементно-песчаная стяжка
Железобетонные ребристые плиты покрытия размером в плане 3х12м
Расчетное опорное давление фермы:
где 11 – коэффициент надежности по нагрузке
Расчетная нагрузка на крайнюю колонну от веса покрытия с учетом коэффициента надежности по назначению здания
Наружные панельные стены до отметке 72 самонесущие выше - навесные.
Расчетная нагрузка от веса стеновых панелей и остекления на участке между отметками 72 138м (-высота панелей -высота окна):
На участке между отметками 138 162м:
Расчетная нагрузка от веса подкрановых балок и кранового пути.
Вес подкрановой балки пролетом 12м -115кН а кранового пути 15кНм. Следовательно расчетная нагрузка на колонну
Расчетная нагрузка от веса колонн.
- надкрановая часть
- подкрановая часть
Снеговая нагрузка. Район строительства - г.Рязань относящийся к II снеговому району для которого . Расчетная снеговая нагрузка при и :
- на крайние колонны
- на средние колонны
Крановая нагрузка. Вес поднимаемого груза Q=300кН. Пролет крана . База крана М=6300мм расстояние между колёсами К=5100мм вес тележки ; ;
Расчетное максимальное давление колеса крана при
– сумма ординат линии влияния давления двух подкрановых балок на колонну.
Расчетная поперечная тормозная сила на одно колесо:
Вертикальная крановая нагрузка на колонны от двух сближенных кранов с коэффициентом сочетания
Вертикальная нагрузка от четырёх кранов на среднюю колонну с коэффициентом сочетаний равна:
на крайние колонны:
Горизонтальная крановая нагрузка от двух кранов при поперечном торможении:
Горизонтальная сила поперечного торможения приложена к колонне на уровне верха подкрановой балки на отметке 111м. Относительное расстояние по вертикали от верха колонны до точки приложения тормозной силы:
- для крайних колонн
- для средней колонны
Ветровая нагрузка. г.Рязань расположен в I районе по ветровому давлению для которого . Для местности типа В коэффициент k учитывающий изменение ветрового давления по высоте здания равен:
на высоте 5м .. 05;
На высоте 18м в соответствии с линейной интерполяцией (Рис.6):
На уровне конька покрытия на высоте 2192м (отметке 1832):
На уровне окончания ограждения стеновыми панелями на высоте 198м (отметке 162м):
Переменное по высоте ветровое давление заменим равномерно распределенным эквивалентным по моменту в заделке консольной стойки длиной 18м:
При условии и значение аэродинамического коэффициента для наружных стен принято:
- с наветренной стороны с подветренной . Расчетная равномерно распределенная ветровая нагрузка на колонны до отметки 144м при коэффициенте надежности по нагрузке :
- с наветренной стороны
- с подветренной стороны
Расчетная сосредоточенная ветровая нагрузка выше отметки 144 м:
Статический расчет поперечной рамы.
Расчет рамы будем выполнять методом перемещений. Основную систему получим введением связей препятствующих горизонтальному смещению верха колонн. Определение усилий в стойках рамы производим в следующем порядке:
- по заданным в размерам сечений колонн определяем их жесткость как для бетонных сечений в предположении упругой работы материала;
- верхним концам колонн даем смещения и по формуле находим реакцию каждой колонны и рамы в целом
- где n - число колонн поперечной рамы;
- для каждого из нагружений (постоянная снеговая ветровая комплекс крановых нагрузок) составляем каноническое уравнение метода
перемещений выражающее равенство нулю усилий во введенной (фиктивной) и находим значение;
здесь - коэффициент учитывающий пространственную работу каркаса здания.
Величина для случая действия на раму крановой (локально приложенной) нагрузки может быть найдена по приближенной формуле:
где п- общее число поперечников в температурном блоке;
— расстояние от оси симметрии блока до каждого из поперечников
а- то же — для второй от торца блока поперечной рамы (наиболее нагруженной);
- коэффициент учитывающий податливость соединений плит покрытия; для сборных покрытий может быть принят равным 07; m2=1 если в пролете имеется только 1 кран в противном случае m2=07
- для каждой стойки при данном нагружении вычисляем упругую реакцию в уровне верха:
- определяем изгибающие моменты М продольную N и поперечную Q силу в каждой колонне как в консольной стойке от действия упругой реакции и внешних нагрузок.
Для подбора сечений колонн определяем наибольшие возможные усилия в четырех сечениях: I-I - сечение у верха колонны; II-II - сечение непосредственно выше подкрановой консоли; III-III - то же - ниже подкрановой консоли; IV-IV - сечение в заделке колонны.
1. Геометрические характеристики колонн.
Для крайней колонны: количество панелей подкрановой части n=7 расчетная высота колонны Н=1815 м в т.ч. высота подкрановой части H=1345м надкрановой части H2 = 47м расстояние между осями ветвей с = 105 м.
Момент инерции надкрановой части колонны
Момент инерции одной ветви
Момент инерции подкрановой части отношение высоты надкрановой части к полной высоте колонн ; отношении моментов инерции подкрановой и надкрановой части колонн:
Вычисляем вспомогательные коэффициенты:
Реакция верхней опоры колонны от ее единичного смещения:
Для средней колонны:
Момент инерции подкрановой части
отношение высоты надкрановой части к полной высоте колонн .
Отношении моментов инерции подкрановой и надкрановой части колонн:
2 Усилия в колоннах от постоянной нагрузки.
Каждую из колонн рассчитываем на действие постоянной нагрузки без учета смещения верха.
Продольная сила на крайней колонне действует с эксцентриситетом .
Момент . В надкрановой части колонны действует также расчетная нагрузка от стеновых панелей толщиной 30 см: с эксцентриситетом
Суммарные значения момента приложенного в уровне верха крайней колонны:
В подкрановой части колонны кроме сил и приложенных с эксцентриситетом действуют:
расчетная нагрузка от стеновых панелей с эксцентриситетом
расчетная нагрузка от подкрановых балок и кранового пути
расчетная нагрузка от надкрановой части колонны
Суммарное значение момента приложенного в уровне верха подкрановой консоли:
Вычисляем реакцию верхнего конца колонны:
Изгибающие моменты в сечениях колонны равны:
Продольные силы в крайней колонне:
Продольные силы в средней колонне:
3. Усилия в колоннах от снеговой нагрузки.
Продольная сила на крайней колонне действует с эксцентриситетом Момент
В подкрановой части колонны эта же сила приложена с эксцентриситетом т.е. значение момента составляет
Реакция верхнего конца крайней колонны от действия моментов равна:
Изгибающие моменты в сечениях крайних колонн:
Поперечная сила в крайней колонне:
4. Усилия в колоннах от ветровой нагрузки.
Реакция верхнего конца левой колонны от нагрузки :
Реакция верхнего конца правой колонны от нагрузки :
Реакция введенной связи в основной системе метода перемещений от сосредоточенной силы . Суммарная реакция связи:
Горизонтальные перемещения верха колонн при :
Вычисляем упругие реакции верха колонн:
Изгибающие моменты в сечениях колонн:
Поперечные силы в защемлениях колонн:
5. Усилия в колоннах от крановых нагрузок.
Рассмотрим следующие виды загружений:
Вертикальная крановая нагрузка на крайней колонне и на средней
на средней колонне и на крайней
Четыре крана с на средней колонне и на крайних
Горизонтальная крановая нагрузка на крайней колонне
Горизонтальная нагрузка на средней колонне.
Загружение 1. На крайней колонне сила =828406кН приложена с эксцентриситетом Момент приложенный к верху подкрановой части колонны
Реакция верхней опоры левой колонны:
Одновременно на средней колонне действует сила
с эксцентриситетом т.е.
Реакция верхней опоры средней колонны:
Суммарная реакция в основной системе
Коэффициент учитывающий пространственную работу каркаса здания для сборных покрытий и двух кранах в пролете определим по формуле (1) при :
Упругие реакции верха колонн:
Продольные силы в сечениях колонн:
Загружение 2. На крайней колонне сила приложена с эксцентриситетом т.е.
На средней колонне действует сила
Загружение 3. На крайних колоннах сила определенная с коэффициентом сочетаний (четыре крана) действует с эксцентриситетом т.е.
Реакция правой колонны средней колонны (загружена центральной силой ).
Так как рассматриваемое загружение симметрично то усилия в колоннах определяем без учета смещения их верха. Изгибающие моменты в сечениях колонн:
Загружение 4. Реакция верхней опоры левой колонны к которой приложена горизонтальная крановая нагрузка
В частном случае при значение может быть вычислено по упрощенной формуле:
Реакции остальных колонн поперечной рамы в основной системе: ;
- левой в точке приложения силы :
Загружение 5. Реакция верхней опоры средней колонны к которой приложена горизонтальная нагрузка
- средней в точке приложения силы :
6. Расчетные сочетания усилий.
Значения расчетных сочетаний усилий в сечениях колонн по оси А от разных нагрузок и их сочетаний а также усилий передаваемых с колонны на фундамент приведены в таблице 2. Рассмотрены следующие комбинации усилий:
-наибольший положительный момент Мma
-наибольший отрицательный момент Мm
-наибольшая продольная сила Nтах и соответствующий ей изгибающий момент.
Значение изгибающих моментов и поперечных сил в загружениях 4 и 5 приняты со знаком ± поскольку торможение тележек крана может осуществляться в обе стороны.
Учитывая что колонны находятся в условиях внецентренного сжатия в комбинацию усилий Nтах включены и те нагрузки которые увеличивают эксцентриситет продольной силы.
Расчетные усилия в левой колонне (ось А) и их сочетания (изгибающие моменты в кН·м силы – в кН).
Усилия в сечениях колонны
Крановая (от 2х кранов)
Крановая (от 4х кранов)
Крановая на левой колонне
Крановая на средней колонне
Основные сочетания нагрузок с учетом крановой и ветровой
То же без учета крановых и ветровой
Проектирование стропильной безраскосной фермы покрытия.
1 Данные для проектирования.
Ферма проектируется предварительно напряженной на пролет 24м при шаге ферм 12м. Ферма изготовлена из тяжелого бетона класса В40: ; ; ; ;
Напрягаемая арматура нижнего пояса – семипроволочные канаты 15 К-7 из проволоки диаметром 5мм ; ; ; расчетная площадь поперечного сечения каната .
Ненапрягаемая арматура верхнего пояса стоек и узлов:
– стержневая класса A-III:
– проволочная класса Вр-I:
2 Определение нагрузок на ферму.
Равномерно распределенную нагрузку от покрытия согласно таблице 1. прикладываем в виде сосредоточенных сил к узлам верхнего пояса. Вес фермы 142кН также учитывается в виде сосредоточенных сил приложенных к узлам верхнего пояса. Снеговую нагрузку рассматриваем приложенной в двух вариантах:
) вся снеговая нагрузка по всему пролету и по половине пролета является кратковременно действующей;
) доля длительно действующей снеговой нагрузки принимаемая равной 05 от полной также прикладывается по всему и по половине пролета фермы.
Нагрузки на покрытие.
Коэффициент надежности по нагрузке
- кратковременная (полная)
- длительная с коэффициентом 05
Узловые расчетные нагрузки по верхнему поясу фермы:
Длительная снеговая:
Кратковременная (полная) снеговая:
Узловые нормативные нагрузки соответственно:
3 Определение усилий в элементах фермы.
Для вычисления продольных усилий в элементах фермы определяем сначала усилия от единичных нагрузок. Это можно сделать методом вырезания узлов построением диаграммы Кремона с помощью ЭВМ и другими способами. Для облегчения выполнения курсового проекта в табличной форме приводятся продольные усилия в элементах фермы пролетом 24м от единичных нагрузок определенные с помощью ЭВМ в программе «ЛИРА 9.0». Нумерация элементов приведена на рисунке. Усилия от действующих нагрузок получаются умножением единичных усилий на значения узловых нагрузок . Результаты расчета сведены в таблице 5. В графы 4567 занесены усилия от нормативного и расчетного значений длительной и полной кратковременной снеговой нагрузки.
Усилия в элементах фермы от единичных загружений.
Усилия в элементах в кН
При загружении всего пролета фермы
При загружении половины пролета фермы
«+» - усилия при растяжении
«-» - усилия при сжатии
Загружение всего пролета фермы единичной нагрузкой.
Загружение половины пролета фермы единичной нагрузкой.
Усилия в элементах фермы.
Усилия от постоянной
длительного действия снеговой нагрузки
Усилия от кратковременного действия снеговой нагрузки
Суммарное опасное кратковременное усилие
Суммарное опасное длительное усилие
4. Расчет нижнего пояса по I-ой группе предельных состояний.
4.1. Подбор площади сечения продольной напрягаемой арматуры.
Нижний пояс испытывает внецентренное растяжение от совместного действия усилий Ошибка! Объект не может быть создан из кодов полей редактирования. и Ошибка! Объект не может быть создан из кодов полей редактирования.. Сечение пояса ; при Ошибка! Объект не может быть создан из кодов полей редактирования..
Требуемая площадь сечения напрягаемой арматуры в случае малых эксцентриситетов находим по формуле:
Принимаем по 615 К-7 у верхней и нижней граней нижнего пояса.. Коэффициент армирования сечения
В нижнем поясе конструктивно предусматривается установка у верхней и нижней граней пояса П-образных сварных сеток С1 (продольные стержни – 8 Вр-I и поперечными – 5 Вр-I).
4.2. Определение потерь предварительные напряжения.
Величину начального предварительного напряжения принимаем равной .
Коэффициент точности натяжения арматуры где при механическом способе натяжения арматуры.
Определяем потери предварительного напряжения в арматуре нижнего пояса при коэффициенте точности натяжения .
От релаксации напряжений в натянутой арматуре
От перепада температур натянутой арматуры и натяжных устройств при
От деформации анкеров натяжных устройств
расстояние между наружными гранями упоров.
Для определения потерь от быстронатекающей ползучести последовательно определяем:
- напряжение в арматуре с учетом вычисленных потерь
- усилие в арматуре с учетом вычисленных потерь
- напряжение в бетоне на уровне центра тяжести напрягаемой арматуры при
- потери от быстронатекающей ползучести
Усилие обжатия с учетом первых потерь при
От усадки бетона класса В40 подвергнутого тепловой обработке при атмосферном давлении
От ползучести бетона при
Усилие обжатия с учетом полных потерь и
4.3 Проверка нижнего пояса по прочности в стадии изготовления.
Наибольшие усилия в нижнем поясе при обжатии возникает в первой панели:
где и усилие в первой опорной панели от единичной нагрузки по схеме 2;
Усилие обжатия с учетом первых потерь.
Эксцентриситет продольной силы в сечении 1-ой панели
что близко к величине случайного эксцентриситета . При этих условиях нижний пояс рассматриваем как сжатый со случайным эксцентриситетом элемент при прочности бетона . В соответствии с таблицей 15 СНиП 2.03.01-84 коэффициент условий работы бетона в стадии обжатия .
При гибкости и отношении принимаем коэффициент . Поскольку в стадии обжатия прочность нижнего пояса обеспечивается только бетоном проверку выполняем из условия
тогда следовательно прочность нижнего пояса при обжатии обеспечена.
4.4 Проверка прочности наклонных сечений нижнего пояса по поперечной силе.
Максимальная поперечная сила от расчетных нагрузок при равна соответствующая ей нормальная сила .
Минимальная поперечная сила воспринимаемая бетоном:
Т.к. то по расчету поперечная арматура не нужна. По конструктивным соображениям принимаем в нижнем поясе хомуты 4 Вр-I с шагом 300мм.
4.5 Расчет нижнего пояса по II-ой группе предельных состояний.
Расчет нижнего пояса по образованию трещин.
Наиболее невыгодное сочетание нагрузок при :
Геометрические характеристики приведенного сечения:
определено выше при определении потерь
где коэффициент учитывающий влияние неупругих деформаций бетона растянутой зоны в зависимости от формы сечения для прямоугольного .
Момент внешних сил относительно ядровой точки сечения
Момент усилия обжатия относительно ядровой точки:
Момент воспринимаемый сечением при образовании трещин:
нормальные трещины в нижнем поясе не образуются.
5 Расчет сечения верхнего пояса.
Верхний пояс испытывает внецентренное сжатие в связи с чем необходимо учитывать гибкость и длительность действия нагрузки.
Наибольшие усилия от расчетных нагрузок при :
Размеры сечения ; ; .. Расчетная длина стержня где наибольшее фактическое расстояние между узлами верхнего пояса; гибкость возникает необходимость учитывать влияние прогиба элемента на его несущую способность.
Случайные эксцентриситеты:
Принимаем наибольшее значение случайного эксцентриситета
Расчетный эксцентриситет
Определяем условную критическую силу и коэффициент увеличения начального эксцентриситета продольной силы.
) где для тяжелого бетона
) В первом приближении принимаем коэффициент армирования верхнего пояса
) Коэффициент увеличения начального эксцентриситета
) Расчетный эксцентриситет продольной силы
) Вспомогательные коэффициенты
Требуемая площадь сечения арматуры верхнего пояса
Коэффициент армирования что незначительно отличается от принятого в первом приближении.
Принимаем симметричное армирование располагая по 214 А-III у верхней и нижней граней пояса.
Выполним проверку прочности верхнего пояса из плоскости фермы. При этом учитываем только продольную силу со случайным эксцентриситетом ; условие прочности для этого случая
При отношении и гибкости стержня принимаем коэффициент
Так как и промежуточные стержни в сечении отсутствуют то коэффициент .
Проверяем условие прочности
т.е. устойчивость верхнего пояса из плоскости фермы обеспечена
6 Расчет опорного узла фермы.
Подбираем дополнительную продольную ненапрягаемую арматуру компенсирующую понижение расчетного усилия в напрягаемой арматуре из-за недостаточной анкеровки последней в узле по формуле:
Принимаем 416 А-III .
Требуемая длина анкеровки ненапрягаемой арматуры больше ее фактической длины заделки . В дальнейших расчетах принимаем требуемую длину заделки за линию АВ равной .
Для напрягаемой арматуры из проволоки класса Вр-II длина анкеровки обеспечивающая полное использование арматуры по прочности составляет 1000мм.
Площадь поперечных стержней подбирается для двух схем разрушения: от отрыва по линии АВ и от изгиба по наклонному сечению АС.
Расчет на отрыв по наклонному сечению АВ.
Принимаем в опорном узле два каркаса располагая их у противоположных граней узла; шаг поперечных стержней в каркасе 100мм. Тогда наклонное сечение АВ будет пересекать стержней (из общего количества пересекаемых стержней исключаем те которые расположены ближе 100мм от точки А).
Требуемая площадь сечения одного поперечного стержня
усилие в напрягаемой арматуре с учетом неполного использования ее прочности на длине заделки ;
усилие в ненапрягаемой арматуре;
угол наклона линии АВ.
Расчет на изгиб по наклонному сечению АС.
Требуемая площадь одного поперечного стержня
длина приопорного узла; угол наклона приопорной панели верхнего пояса;расстояние от центра тяжести сжатой зоны до равнодействующей усилий в поперечной арматуре узла;
Принимаем в опорном узле поперечные стержни 6 А-III с шагом 100мм.
Расчет прочности двухветвевой колонны крайнего ряда.
Для проектируемого здания принята сборная железобетонная колонна. Бетон- тяжелый класса В20 подвергнутый тепловой обработке при атмосферном давлении.; ;
Арматура – класса А- ; ;
1. Надкрановая сплошная часть колонны.
Расчет проводится для сечения -. В результате статического расчета поперечной рамы (табл.2) имеем следующие сочетания усилий:
)М1=134193 кНм γb2= 11
)М2= -0638 кНм γb2= 11
N3=938671 кН γb2= 09
Для 1-го и 2-го сочетаний γb2= 11 так как в них входят усилия от кратковременных нагрузок непродолжительного действия (крановые ветровые). Для 3-го сочетания γb2= 09 так как в него входят только усилия от постоянной и снеговой нагрузок. В данном курсовом проекте выбираем одно наиболее неблагоприятное с точки зрения несущей способности колонны сочетание. Таковым является третье сочетание.
Геометрические характеристики надкрановой части колонны:
Рабочая высота сечения
Эксцентриситет продольной силы:
Свободная длина надкрановой части при наличии крановой нагрузки в третьем сочетании:
Радиус инерции сечения:
Гибкость верхней части колонны:
в расчете прочности сечения необходимо учесть увеличение эксцентриситета продольной силы за счет продольного изгиба. Для этого вычисляем:
Момент от постоянной и длительно действующей части временной нагрузки в соответствии с таблицей расчетных сочетаний получаем что:
где коэффициент учитывающий длительно действующую часть снеговой нагрузки .
знак "+" перед силами
и принят в связи с положительным значением момента .
где для тяжелого бетона.
Так как площадь арматуры надкранвой части колонны неизвестна зададимся количеством арматуры исходя из минимального процента армирования.
В связи с тем что арматура во внецентренно сжатых элементах при принимаем :
Условная критическая сила:
устойчивость надкрановой части колонны обеспечена.
Коэффициент продольного изгиба:
Эксцентриситет продольной силы относительно оси проходящей через центр тяжести растянутой арматуры с учетом влияния продольного изгиба
В случае симметричного армирования сечения высота сжатой зоны
Относительная высота сжатой зоны
Характеристика сжатой зоны бетона
Граничная относительная высота сжатой зоны
следовательно имеем случай «больших» эксцентриситетов.
армируем сечение верхней части колонны конструктивно исходя из минимального процента армирования. Принимаем 318 А-III с .
Количество стержней выбираем с тем расчетом чтобы наибольшее расстояние между ними не превышало 400мм а именно – 3шт.
Поперечная арматура принята класса А-III 6мм (из условия сварки с продольной рабочей арматурой 18мм). Шаг поперечных стержней что удовлетворяет требованиям норм и .
Проверяем необходимость расчета надкрановой части колонны в плоскости перпендикулярной к плоскости поперечной рамы.
Т.к. расчет из плоскости рамы не производится.
2. Подкрановая двухветвевая часть колонны.
Расчет производится для сечений III-III и IV-IV т.е. на восемь сочетаний усилий
Наиболее невыгодным является сочетание №6 таким образом всё армирование подкрановой части колонны определяется при его расчете.
Геометрические характеристики подкрановой части колонны:
Размеры сечения ветви:
Расстояние между осями ветвей:
Количество панелей:
Среднее расстояние между осями распорок:
Высота сечения распорки:
Расчет на шестое сочетание.
Так как в данном сочетании усилий снеговая нагрузка присутствует знак "-" при вычислении эксцентриситета не учитываем.
т.к. в данном сочетании присутствует крановая нагрузка то .
Приведенный момент инерции сечения:
Приведенная гибкость:
в величине эксцентриситета необходимо учесть прогиб элемента.
следовательно принимаем .
Зададимся предварительным процентом армирования где площадь сечения арматуры принятой в виде 318мм А-III.
Определяем усилия в ветвях колонны: поперечная сила в сечении IV-IV для сочетания №6 .
Случайный эксцентриситет продольной силы принимается наибольшим из следующих значений:
Поскольку эксцентриситет в расчетах используем тогда.
Итак для сочетания №6 на одну ветвь имеем:
- случай внецентренного сжатия (малых эксцентриситетов). Для симметричного армирования ветви:
т.е. арматура по расчету не требуется сечение нижней части колонны армируем конструктивно исходя из минимального процента армирования. Принимаем 318 А-III с .
При расчете из плоскости рамы при наличии вертикальных связей между колоннами :
необходим расчет прочности подкрановой части колонны в плоскости перпендикулярной к плоскости поперечной рамы.
Расчет производим на сочетание усилий №6 но . Случайный эксцентриситет . Т.к. расчет производится из плоскости рамы т.е. из плоскости действия внешней нагрузки изменяются функции сторон рассматриваемого сечения IV-IV. А именно:
В подкрановой части колонны с каждой стороны параллельной плоскости поперечной рамы установлено по 418 А-III: тогда
Следовательно арматура подобранная при расчете подкрановой части колонны в плоскости поперечной рамы больше чем достаточно для обеспечения прочности колонны при работе из плоскости рамы.
Поперечную арматуру в ветвях принимаем 6 А-III с шагом что не превышает сечение ветви .
3 Промежуточная распорка.
Максимальная поперечная сила действующая в сечениях подкрановой части колонны .
Изгибающий момент в распорке:
Поперечная сила в распорке:
Эпюры моментов и поперечных сил в распорке:
Размеры сечения распорки:
Площадь продольной рабочей арматуры при симметричном армировании:
Принимаем конструктивно 316 А-III с .
Поперечная сила воспринимаемая бетоном (для тяжелого бетона)
следовательно поперечную арматуру принимаем конструктивно в виде 6мм А-III.
Шаг принимается в пределах
Окончательно поперечную арматуру принимаем конструктивно в виде 6мм А-III с шагом S=100мм.
Расчет фундамента под крайнюю колонну.
Грунты основания – однородные. Преобладающий компонент – суглинок полутвердый. Удельный вес грунта . Условное расчетное сопротивление грунта (согласно заданию). Усилия передающиеся с колонны на фундамент соответствуют сочетанию №7 для сечения IV-IV.
Для сочетания №7 имеем:
Максимальный диаметр продольной арматуры подкрановой части колонны
Материалы фундамента:
- бетон класса В15 ; ;
- арматура класса А-III .
1. Определение геометрических размеров фундамента.
Высота фундамента определяется из условий:
- обеспечения заделки колонны в фундаменте: для двухветвевой колонны в плоскости рамы
- обеспечения анкеровки рабочей арматуры колонны
где 025м – минимальная толщина дна стакана (02м) с учетом подливки под колонну (005м).
Расчетная глубина промерзания в районе г. Рязани равна . Глубина заложения фундамента должна быть не менее . Принимаем высоту фундамента что кратно 50мм и больше . Глубина заложения фундамента при этом составит .
Размеры подошвы фундамента.
где коэффициент 105 учитывает наличие изгибающего момента;
нормативное значение продольной силы с учетом усредненного коэффициента надежности по нагрузке :;
Зададимся соотношением большей стороны подошвы к меньшей тогда
Принимаем кратным 03м
Момент сопротивления
Уточняем нормативное давление на грунт:
Здесь для суглинка; ;
Уточняем размеры подошвы
Устанавливаем размеры фундамента.
Высота фундамента .
Размеры стакана в плане: что на 06м больше соответствующих размеров поперечного сечения колонны. Толщина стенки стакана по верху .
Вынос подошвы фундамента за грань стакана:
- устраиваем 2 ступень
вылет верхней ступени принимаем
Толщина дна стакана
Проверяем достаточность принятой высоты подошвы фундамента из условия обеспечения ее прочности на продавливание подколонником. С учетом обязательного подстилающего слоя под подошвой толщиной 100мм из бетона класса В75 и тогда
Следовательно принятая высота ступеней достаточна.
2. Расчеты прочности элементов фундамента.
Определение краевых ординат эпюры давления
Момент в уровне подошвы
Нормативная нагрузка от веса фундамента и грунта на его обрезах
Расчет арматуры подошвы фундамента.
а) в плоскости поперечной рамы
Подбор арматуры производим в 3-ех сечениях фундамента которые в расчетной схеме отражают изменение пролетов и высот сечения консолей.
Рабочая высота подошвы
Подбор арматуры фундамента.
Принимаем шаг стержней и задаемся расстоянием от края подошвы до первого стержня тогда количество стержней определяется по формуле
В направлении длинной стороны подошвы принимаем арматуру 1412 А-III с .
Процент армирования :
- в сечении III-III
Т.к. то количество принятой арматуры оставляем без изменения.
б) из плоскости поперечной рамы
Производим расчет только для одного сечения IV-IV:
Принимаем арматуру 1712 А-III с .
Поскольку длина подошвы превышает 3м каждый 2-ой стержень в продольном направлении не доводим до конца на (с округлением в меньшую сторону кратно 5 см).
СНиП 2.03.01-84*. Бетонные и железобетонные конструкции.
СНиП 2.01.07-85. Нагрузки и воздействия.
СНиП 2.02.01-83. Основания зданий и сооружений.
Байков В.Н. Сигалов Э.Е. Железобетонные конструкции. Общий курс. – М.:
Кумпяк О.Г. и др. Железобетонные конструкции. Часть1. – М.: Изд-во АСВ 2003
Горбатов С.В. и др. Расчет и конструирование железобетонных конструкций одноэтажных промышленных зданий. – М.: МГСУ 2001
Заикин А.И. Железобетонные конструкции одноэтажных промышленных зданий. – М.:
Шеришевский И.А. Конструирование промышленных зданий и сооружений. – Л.:
Фролов Ф.К. и др. Проектирование железобетонных каменных и армокаменных
конструкций. – М.: Изд-во АСВ 2004
Георгиевский О.В. Справочное пособие по строительному черчению. – М.: Изд-во АСВ 2003
Компоновка поперечной рамы4
2. Геометрия и размеры колонн 4
3. Определение нагрузок на раму7
Статический расчет поперечной рамы12
1. Геометрические характеристики колонн12
2. Усилия в колоннах от постоянной нагрузки13
3. Усилия в колоннах от снеговой нагрузки15
4. Усилия в колоннах от ветровой нагрузки16
5. Усилия в колоннах от крановых нагрузок17
6. Расчетные сочетания усилий 23
Проектирование стропильной безраскосной фермы покрытия29
1.Данные для проектирования 25
2. Определение нагрузок на ферму 30
3. Определение усилий в элементах фермы и составление расчетных сочетаний 26
4. Расчет нижнего пояса по I-ой группе предельных состояний27
4.1. Подбор продольной напрягаемой арматуры27
4.2. Определение потерь предварительного напряжения28
4.3. Проверка нижнего пояса по прочности при стадии изготовления29
4.4. Проверка прочности наклонных сечений по поперечной силе29
4.5. Расчет нижнего пояса по II-ой группе предельных состояний30
5. Расчет сечения верхнего пояса31
6. Расчет опорного узла фермы33
Расчет прочности двухветвевой колонны крайнего ряда35
1. Надкрановая сплошная часть колонны 35
2. Подкрановая двухветвевая часть колонны 37
3. Промежуточные распорки 41
Расчет фундамента под крайнюю колонну44
1. Определение геометрических размеров фундамента44
2. Расчеты прочности элементов фундамента 46
Пояснительная записка
МОСКОВСИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ОТКРЫТЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра промышленного и гражданского строительства
по курсовой работе по дисциплине:
«Железобетонные и каменные конструкции»
Тема: «Расчет и проектирование железобетонных конструкций
одноэтажного промышленного здания»
строительного факультета