Расчетно-конструктивный раздел проекта цеха рафинированного молочного сахара

РАЗДЕЛ 2

Расчетно-конструктивный

Ф.И.О

Подпись

Дата

ДП-07-270103.01-09-РК

Разработ.

Денежкин

Консульт.

Голованова

Руковод.

Голованова

Цех рафинированного молочного сахара

стадия

лист

листов

У

1

15

ЯГК СТ 1-41

Рецензент

Содержание

лист  

   1.  Исходные данные . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  3

   2.  Сбор нагрузки на 1 м покрытия . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  5

   3.  Сбор нагрузки на 1 м перекрытия . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .    6

   4.  Расчет столбчатого фундамента . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  7

      4.1  Сбор нагрузки на фундамент . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .    7

      4.2  Определение размеров подошвы фундамента . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .    8

      4.3  Расчет фундамента на прочность . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

   5.  Расчет ригеля . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  12

      5.1 Сбор нагрузки на 1 погонный метр ригеля . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  12

      5.2  Статический расчет ригеля . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  12

      5.3 Конструктивный расчет ригеля . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

 6.  Список литературы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

ДП-07-270103.01-09-РК

лист

2

2. Сбор нагрузки на 1 м покрытия

                                                                                                      табл.1

Примечание:

   • для постоянных нагрузок коэффициент надежности по нагрузке γ_f       

         определяется по таблице 1 [1];

   • г. Углич находиться в IV снеговом районе ( [1] карта №1 и табл. №4 );

     коэффициент перехода от снеговой нагрузки на 1 м² земли к нагрузке

     на покрытие (µ) - определяется по приложению 3* [1];

           • состав покрытия смотри рисунок 1.

ДП-07-270103.01-09-РК

лист

5

3. Сбор нагрузки на 1 м перекрытия

                                                                                                табл.2

Примечание:

   • для постоянных нагрузок коэффициент надежности по нагрузке γ_f       

         определяется по таблице 1 [1];

   • для временной нагрузки γ_f   см. п. 3.7 [1];

     • состав покрытия смотри рисунок 2.

ДП-07-270103.01-09-РК

лист

6

4. Расчет столбчатого фундамента

Расчет состоит из двух основных частей:

1. Определение размеров подошвы фундамента.

Он производится от полной нормативной нагрузки от здания, собранной на уровне обреза фундамента.

2. Расчет фундамента на прочность.

Этот расчет выполняется от полной расчетной нагрузки от здания.

4.1 Сбор нагрузки на фундамент

Нагрузка собирается на обрезе фундамента -0.50 м.

Грузовая площадь, с которой передается нагрузка с покрытия и перекрытия на фундамент, А_гр = 6 х 6 = 36 м².

Полная нормативная нагрузка:

N_(γf=1) = Nⁿ_покр + Nⁿ_пер + Nⁿ_кол + Nⁿ_риг

Nⁿ_покр = qⁿ_покр · А_гр = 6.74 · 36 = 242.64 кН/м

Nⁿ_пер = qⁿ_пер · А_гр = 6.08 · 36 = 218.88 кН/м

Nⁿ_кол = P_кол · m_кол = 38.8 · 1 = 38.8 кН/м

Nⁿ_риг = P_риг · m_риг = 25.5 · 2 = 51 кН/м

Итого:

N_(γf=1) = 242.64 + 218.88 + 38.8 + 51 = 551.32 кН/м

Полная расчетная нагрузка:

N_(γf>1) = N_покр + N_пер + N_кол + N_риг

N_покр = q_покр · А_гр = 8.34 · 36 = 300.24 кН/м

N_пер = q_пер · А_гр = 7.21 · 36 = 259.56 кН/м

N_кол = q_кол · 1.1 = 38.8 · 1.1 = 42.65 кН/м

N_риг = q_риг · 1.1 = 51 · 1.1 = 56.1 кН/м

Итого:

N_(γf>1) = 300.24 + 259.56 + 42.65 + 56.1 = 658.55 кН/м

    Проверка:

N_(γf=1) · γ_fсред = N_(γf>1)

γ_fсред = 1.2 (усредненный коэффициент надежности по нагрузке)

551.32 · 1.2 = 661.58 кН/м

658.55 кН/м ≈ 661.58 кН/м (верно)

ДП-07-270103.01-09-РК

лист

7

4.2 Определение размеров подошвы фундамента

Глубина заложения подошвы фундамента по среднюю колонну (колонну среднего ряда) определяется конструктивно. Она не зависит от расчетной глубины промерзания. Обрез фундамента на отметке -0.5 м; h_f=1.05 м.

Отметка подошвы:

FL = 0.5 + h_f = 0.5 + 1.05 = 1.55 м

Глубина заложения:

d = FL - DL = 1.55 - 0.2 = 1.35 м

Грунт - супесь, определяем характеристики по [3].

R₀ = 225 кПа   прил. 3 табл 2 - условное расчетное давление на грунт основания

C_n = 12 кПа     прил. 1 табл. 1 - удельное сцепление

φ_n = 22.5º        прил. 1 табл. 1 - угол внутреннего трения

γ_с1 = 1.2         табл. 3

γ_с2 = 1.1         табл. 3

M_ν = 0.65       табл. 4

M_с = 6.14        табл. 4

M_q = 3.55       табл. 4

К = 1.1

К₂ = 1

γ_mt = 20 кН/м³ - усредненный удельный вес фундамента и грунта на его уступах

Определяем предварительные размеры подошвы фундамента:

А_f^пред. =  =  = 2.84 м²

ДП-07-270103.01-09-РК

лист

8

b^пред. =  =  = 1.68 м, принимаем b^пред. = 1.8 м по серии 1.020-1/83 в.1-1

Определяем расчетное давление на грунт основания: здание без подвала

R =  · [ M_ν · k₂ · b · γ + M_q · d₁ · γ + M_с · C_n ] =  · [ 0.65 · 1 · 1.8 · 17 +

    + 3.55 · 1.58 · 17 + 6.14 · 12 ] = 226.71 кПа

d₁ = h_s + h_sf  = 1.442 + 0.108  = 1.58 м

Уточняем размеры подошвы фундамента:

А_f^тр. =  =  = 2.83 м²

b^тр. =  =  = 1.67 м, принимаем b = 1.8 м

По серии 1.020-1/83 в.1-1 принимаю фундамент 2Ф18.11-1.

Проверяем среднее давление под подошвой фундамента:

P ≤ R, P =  =  = 201.16 кПа

N_f = A_f · H · γ_mt = 3.24 · 1.55 · 20 = 100.44 кН

201.16 < 226.71 кПа, следовательно, размеры подошвы фундамента определены

правильно.

4.3 Расчет фундамента на прочность

Производится от полной расчетной нагрузки N_(γf>1) = 658.55 кН/м.

Задаемся характеристиками материалов:

Бетон B35, R_bt = 1.3 МПа   табл. 5.2 [4]

γ_b2 = 0.9   табл. п. 5.1.10 [4]

Рабочая арматура А400, R_S = 35.5 МПа  табл. 5.8 [4]

Рабочую высоту фундамента определяем из условия его прочности на продавливание, которое происходит по поверхности пирамиды, боковые грани которой начинаются у граней колонны и идут под углом 45°. При этом предполагается жесткая заделка колонны в стакан фундамента. Принятая высота фундамента в соответствии с типовым решением должна быть не менее требуемой из условия расчета на продавливание:

ДП-07-270103.01-09-РК

лист

9

h_0min = - +  , где h_K  = b_K = 40 см - размеры сечения колонны

P_S =  =  = 203.26 кН/м², где P_S - реактивный отпор грунта

h_0min = - +  = 0.131 м

а = защ.сл. +  = 35 +  = 40 мм = 4 см

h_fmin = h_0min + a = 13.1 + 4 = 14.1 см

По серии 1.020 высота фундамента h_f = 105 см, следовательно, прочность на продавливание обеспечена.

Расчетная схема фундамента - консоль, жестко защемленная у грани колонны, загруженная равномерно распределенной нагрузкой в виде отпора грунта.

ДП-07-270103.01-09-РК

лист

10

Расчет арматуры нижней сетки производится по изгибающему моменту в

каждом сечении:

M _I = 0.125 · P_S · (b - h_K)² · l = 0.125 · 203.26 · (1.8 - 0.4)² · 1.8 = 89.64 кН·м

M _II = 0.125 · P_S · (b - h)² · l = 0.125 · 203.26 · (1.8 - 0.94)² · 1.8 = 33.84 кН·м

Требуемую площадь арматуры определяем по каждому из расчетных сечений, при этом размеры сечений:

Сечение I: h_f  = 105 см; h₀ = h_f - a = 105 - 4 = 101 см, ширина сечения b = 180 см; 

Сечение II: h₁  = 60 см; h₀₁ = h₁ - a = 60 - 4 = 56 см, ширина сечения b = 180 см.

Требуемая площадь поперечного сечения рабочей арматуры одного направления по сечению I:

А_sI^тр =  =  = 2.78 см²

по сечению II:

А_sI^тр =  =  = 1.9 см²

Арматуру подбираем по наибольшему из полученных значений А_sI^тр = 2.78 см².

Шаг рабочих стержней может быть 100, 150, 200 мм. Минимальный диаметр 10 мм. Исходя из этого определяем количество стержней одного направления (n) и диаметр одного стержня А_sI, а затем по сортаменту его диаметр:

примем S = 200 мм, тогда n =  + 1 = 9.75 = 10 шт.

А_sI^тр =  =  = 0.278 см²

принимаем по сортаменту Æ10А400 с А_sI^факт. = 0.758 см² > А_sI^тр = 0.281 см².

Таким образом, площадь сечения всех стержней одного направления будет равна:

А_s^факт. = А_sI^факт. · n = 0.758 · 10 = 7.58 см².

Проверяем процент армирования:

μ % =  =  = 0.042 %

А_s^тр =  =  = 18.18 см²

Принимаем Æ16А400 с А_s^факт. = 20.11 см²           Пересчитываем параметр a:

μ % =  =  = 0.11 %       а=защ.сл.+ =35+ = 43 мм = 4.5 см

0.1%<0.11%<3%, процент армирования удовлетворительный, арматура подобрана правильно.

ДП-07-270103.01-09-РК

лист

11

5. Расчет ригеля

5.1 Сбор нагрузки на 1 погонный метр ригеля

Полная расчетная нагрузка на ригель:

q = q_покр.· А_гр. + q_с.в.р. = 8.34 · 6 + 5 = 55.04 кН/м

q_покр. = 8.34 кН/м - полная расчетная нагрузка на покрытие (табл. 1)

А_гр =  b · 1 = 6 · 1 = 6 м² - грузовая площадь

q_с.в.р. =  · γ_f = · 1.1 = 5 кН/м - собственный вес ригеля

5.2 Статический расчет ригеля

Определяем расчетный пролет:

l₀ = l_риг - (  +  ) = 5560 - 2 ·  = 5430 мм

l₀ - расчетный пролет

b_оп = 130 мм - ширина опирания ригеля на консоль колонны

ДП-07-270103.01-09-РК

лист

12

Расчетная схема ригеля по серии 1.020 - балка, лежащая на двух опорах,

загруженная равномерно-распределенной нагрузкой.

M_max =   =  = 202.86 кН·м

Q_max =   =  = 149.44 кН

5.3 Конструктивный расчет ригеля

Расчетные характеристики материалов:

для А600 R_S = 52 кН/см² табл. 5.8 [4]

для В40 R_b · γ_b1 = 2.2 · 0.9 = 1.98 кН/см² табл. 5.2 [4]

для А400 R_SW = 35.5 кН/см² табл. 5.8 [4]

Расчетное сечение:

Приводим фактическое сечение ригеля к удобному для расчета - тавровому с полкой в растянутой зоне. Так как бетон плохо работает на растяжение, то за расчетное сечение принимаем - прямоугольное шириной 300 мм, высотой 450 мм.

Расчет продольной рабочей арматуры:

а = защ.сл. +  = 20 +  = 30 мм = 3 см

h₀ = h - a = 450 - 30 = 420 мм = 42 см - рабочая высота сечения

α_m =  =  = 0.194

α_m < α_r = 0.338, следовательно, одиночное армирование

по α_m определяем по таблице коэффициент η = 0.892

ДП-07-270103.01-09-РК

лист

13

Определяем требуемую площадь арматуры:

А_s^тр =  =  = 9.47 см²

=1.1, если    

<0.6, следовательно, =1,1

А_s^факт - по сортаменту 5Æ16A600 =10.05см²

Определяем процент армирования:

μ % =  =  = 0.8 %

0,1% < 0,8% < 3%  процент армирования удовлетворительный

Пересчитываем параметры а, h₀:

а = 20 + 16/2 = 28 мм » 3 см     

h₀ = 450 - 30 = 420 мм = 42 см

Подбор поперечной рабочей арматуры:

Расчет производиться в программе “Armpol”.

Расчетная поперечная сила: 149440 (Н)

Расчетная равномерная нагрузка: 55,04 (Н/мм)

Расчетное сопротивление бетона растяжению: 1,4 (МПа)

Расчетное сопротивление поперечной арматуры: 355 (МПа)

Коэффициент условия работы бетона: 0,9

Площадь поперечного сечения стержней сварки: 101 (кв.мм)

Прочность бетона на сжатие: 22 (МПа)

Начальный модуль упругости бетона: 24000 (МПа)

Начальный модуль упругости продольной арматуры: 200000 (МПа)

Нормативное сопряжение растяжению продольной арматуры: 520 (МПа)

Площадь поперечного сечения: 1005 (кв.мм)

Ширина сечения: 300 (мм)

Высота сечения: 450 (мм)

Значение параметра а: 30 (мм)

Ширина полки: 300 (мм)

Толщина полки: 450 (мм)

Коэффициенты, учитывающие вид бетона: Fi_b2: 2; Fi_b3: 0,6; Fi_b4: 1,5.

Результат:

Шаг равен 150. Прочность наклонного сечения обеспечена.

Прочность по сжатой наклонной полосе достаточна.

ДП-07-270103.01-09-РК

лист

14

6. Список литературы

1.  СНиП 2.01.07-85* Нагрузки воздействия / Минстрой России - М.: 1996 г.

2.  СНиП 2.03.01-84* Бетонные и железобетонные конструкции / Госстрой СССР -

    М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1985 г.

3.  СНиП 2.02.01-83* Основания зданий и сооружений.

4.  СП 52-101-2003 Бетонные и железобетонные конструкции без предварительного

    напряжения арматуры, 2003 г.

5.  Строительные конструкции. Т.2. Железобетонные конструкции. Учебник для

    техникумов / Т. Н. Цай - М.: Стройиздат, 1985 г.

6.  Мандриков А. П. Примеры расчета железобетонных конструкций. Учебное пособие

    для техникумов - М.: Стройиздат, 1989 г.

7.  Методическое пособие по выполнению РГР по строительным конструкциям.

    Меленцова Т. Б., 2006 г.

ДП-07-270103.01-09-РК

лист

15