Проектирования каркаса одноэтажного промышленного здания в г. Уфа (пролёт поперечной рамы - 30 м, высота фермы в коньке - 3,5 м)

Вятский Государственный Технический Университет

Инженерно-Строительный факультет

кафедра Строительных конструкций

Курсовой проект

на тему

“Каркас одноэтажного промышленного здания”

Пояснительная записка

Разработал: студент группы С-53  Подуев С.А.

Проверил: преподаватель кафедры СК Рожин Д.Н.

 Киров 2000 г.

Задание на курсовой проект №2 по ЖБК

по теме «Каркас одноэтажного промышленного здания»

студента гр. С-53                       Подуева С. А.

Исходные данные:

1.  Тип ригеля                                                                 ферма

2.  Пролет рамы; высота фермы в коньке, м                  30; 3,5

3.  Шаг поперечных рам, м                                             6

4.  Грузоподъемности мостовых кранов, т                     16 – 32

5.  Отметка головки рельса, м                                                           11,8

6.  Место строительства                                                 г. Уфа

7.                                                            2,8

Здание отапливаемое. Длина здания не менее двух температурных блоков.

Задание выдал:                                                           Рожин Д. Н.

20 сентября 2000 г.

План здания

1 – 1

2 – 2

Габариты мостового крана

Кран Q=16 т; ; ; ; ; Нагрузка на колесо ; Масса крана ; Масса тележки .

Кран Q=32 т; ; ; ; ; Нагрузка на колесо ; Масса крана ; Масса тележки .

Компоновка поперечной рамы

Увеличиваем длину  на .

      ;

.

Эскиз колонны                                                   1– 1

2 – 2                                                                   3 – 3

Определение нагрузок

Расчетная схема рамы:

Проектируемое здание относится по степени ответственности к II классу, поэтому .

Постоянные нагрузки

Вид нагрузки	Нормативная,	Коэффициент	Расчетная,
1. Три слоя рубероида на мастике	150	1,3	195
2. Цементная стяжка, 20  мм	440	1,3	572
3. Утеплитель пенобетон, 120 мм	600	1,2	720
4. Пароизоляция	5	1,3	65
5. Ж/б плита 3х6 с учетом замоноличивания швов	1736	1,1	1910
	2931		3462

Принимаем для расчета .

Вес фермы покрытия . Расчетная нагрузка на колонну от покрытия . Расстояние от линии действия нагрузки до геометрической оси надкрановой части колонны .

Расчетная нагрузка от веса подкрановой балки () и подкранового пути ()

Расстояние от линии действия нагрузки до геометрической оси подкрановой части колонны .

Нагрузку от веса стен ниже отметки 4800 воспринимают фундаментные блоки. Расчетная нагрузка на колонну от веса керамзитобетонных панелей  и удельным весом , а также от заполнения оконных проемов () составляет:

Участок на отметке 12000:

на отметке 4950:

             

Расчетная нагрузка от веса колонн:

надкрановая часть: ;

подкрановая часть:

;

Временные нагрузки

Снеговая нагрузка:

Для г. Уфа, расположенного в районе IV, вес снегового покрова , в том числе  относится к категории длительной.

При коэффициенте надежности по нагрузке  расчетная снеговая нагрузка на колонну: полная , в том числе длительная .

Крановые нагрузки:

Краны грузоподъемностью  () и  ()

Минимальное давление колеса крана:

Горизонтальное давление колеса крана:

Нагрузки на колонну:

Ветровая нагрузка:

Скоростной напор ветра на высоте 10 м над поверхностью земли для г. Уфа , аэродинамический коэффициент с наветренной стороны , с заветренной . Коэффициенты надежности по нагрузке для ветра .

Здание расположено в местности типа В.

             

Эквивалентное ветровое давление

Нагрузка в уровне покрытия

              .

Статический расчет

              Расчетная схема                                     Постоянная нагрузка

Снеговая нагрузка                                    Вертикальная крановая нагрузка

Горизонтальная крановая нагрузка                      Ветровая нагрузка

Расчетные усилия

№	Пост.	Снег	Ветер	Кран-D	Кран-Т
1	-4,5	16,8	-175,3	-8,3	-98,3
2	95,9	31,1	-17,9	-119,5	6,0
3	-71,0	-31,7	-17,9	37,2	6,0
4	-55,7	-26,9	0,0	0,0	0,0
5	-55,7	-26,9	0,0	0,0	0,0
6	-71,0	-31,7	21,5	32,7	15,1
7	95,9	31,1	21,5	-40,8	15,1
8	-4,5	16,8	164,0	56,9	60,2

№	Пост.	Снег	Ветер	Кран-D	Кран-Т
1	19,4	1,3	20,7	-9,8	9,2
2	19,4	1,3	7,0	-9,8	9,2
3	19,4	1,3	7,0	-9,8	9,2
4	19,4	1,3	2,4	-9,8	-4,4
5	-19,4	-1,3	3,9	8,6	4,0
6	-19,4	-1,3	7,4	8,6	4,0
7	-19,4	-1,3	7,4	8,6	4,0
8	-19,4	-1,3	17,7	8,6	4,0

№	Пост.	Снег	Ветер	Кран-D	Кран-Т
1	-765,8	-179,6	0,0	-447,9	0,0
2	-477,0	-179,6	0,0	-447,9	0,0
3	-477,0	-179,5	0,0	0,0	0,0
4	-371,4	-179,5	0,0	0,0	0,0
5	-371,4	-179,6	0,0	0,0	0,0
6	-447,0	-179,6	0,0	0,0	0,0
7	-447,0	-179,5	0,0	-210,1	0,0
8	-765,8	-179,5	0,0	-210,1	0,0

Постоянная

Снег

Ветер

Кран-D

Кран-T

№	Вид нагрузки		nc	Сечение стойки
				4-4		3-3		2-2		1-1
				M	N	M	N	M	N	M	N	Q
1	Постоянная		1	-55,7	-371,4	-71,0	-477,0	95,9	-477,0	-4,5	-765,8	19,4
2	Снег		1	-26,9	-179,5	-31,7	-179,5	31,1	-179,6	16,8	-179,6	1,3
			0,9	-24,2	-161,6	-28,5	-161,6	28,0	-161,6	15,1	-161,6	1,2
3	Dmax	лв. ст.	1	—	—	37,2	—	-119,5	-447,9	-8,3	-447,9	-9,8
			0,9	—	—	33,5	—	-107,6	-403,1	-7,5	-403,1	-8,8
3’	Dmin	пр. ст.	1	—	—	32,7	—	-40,8	-210,1	56,9	-210,1	8,6
			0,9	—	—	29,4	—	-36,7	-189,1	51,2	-189,1	7,7
4	Т	лево	1	—	—	±6,0	—	±6,0	—	±98,3	—	±9,2
			0,9	—	—	±5,4	—	±5,4	—	±88,5	—	±8,3
4’		пр.	1	—	—	±15,1	—	±15,1	—	±60,2	—	±4,0
			0,9	—	—	±13,6	—	±13,6	—	±54,2	—	±3,6
5	Ветер	пр.	1	—	—	-17,9	—	-17,9	—	-175,3	—	20,7
			0,9	—	—	-16,1	—	-16,1	—	-157,8	—	18,6
5’		лево	1	—	—	21,5	—	21,5	—	164,0	—	-17,7
			0,9	—	—	19,4	—	19,4	—	147,6	—	-15,9

Комбинации усилий	nc	Нагрузки	Сечения стойки
			3-3		2-2		1-1
			M	N	M	N	M	N	Q
+Mmax Nсоот	1	N нагр	—		1, 2		1, 5’
		усилия	—	—	127,0	-656,6	159,5	-765,8	20,7
	0,9	N нагр	—		1, 2, 5’		1, 2, 3’, 4(+), 5’
		усилия	—	—	143,3	-638,6	297,9	-1116,5	20,7
-Mmax Nсоот	1	N нагр	1, 2		1, 3		1, 5
		усилия	-102,7	-656,5	-23,6	-924,9	-179,8	-765,8	40,1
	0,9	N нагр	1, 2, 5		1, 3, 5		1, 3’, 4(-), 5
		усилия	-115,6	-638,6	-27,8	-880,1	-199,6	-954,9	37,4
Nmax Mсоот	1	N нагр	1, 2		1, 3, 4’(+)		1, 3, 4(+)
		усилия	-102,7	-656,6	-8,5	-924,9	85,5	-1213,7	18,8
	0,9	N нагр	1, 2		1, 2, 3, 4’(+), 5’		1, 2, 3, 4(+), 5’
		усилия	-99,5	-638,6	49,3	-1041,7	91,6	-1330,5	4,2
Nmin Mсоот Qmax	1	N нагр	—		—		1, 2
		усилия	—	—	—	—	12,3	-945,4	20,7
	0,9	N нагр	—		—		1, 2, 3’, 4(+), 5
		усилия	—	—	—	—	-7,5	-738,3	55,2

Расчет и конструирование колонн

Бетон тяжелый класса В15 естественного твердения  ; ; ; .

Продольная арматура класса A-III: ; ;

Поперечная арматура класса A-I: .

Сечение 3–3 на уровне верха консоли колонны

Сечение колонны  при , полезная высота сечения .

Расчет производится на следующие комбинации нагрузок:

1)            (1, 2 с )         ; ;

                                   (1, 2, 5 с )  ;

2)              (1, 2 с )         ; .

Расчет на первую комбинацию:

; .

В плоскости рамы расчетная длина   определяется по табл. 32 СНиП

Коэффициент продольного изгиба  определяется по формуле 91 (пособие)

, где

, где

 – момент от длительного действия нагрузки.

Для IV снегового района снеговая нагрузка с коэффициентом 0,5

 для тяжелого бетона

;

 принимаем равным , но не менее  .

, принимаем .

;

Определяем высоту сжатой зоны в бетоне

, где

,

т.к. , то имеем первый случай внецентренно сжатого элемента

арматуру устанавливаем конструктивно.

.

Принимаем 3Æ22 А-III с .

Расчет на второе сочетание: ; .

      

           

.

;

,

, то прочность сечения найдем из условия:

Прочность сечения обеспечена.

Расчет на третью комбинацию усилий

; .

Усилия M и N совпадают с первой комбинацией, следовательно расчет не производим.

Проверяем необходимость расчета

  ; ;

.

 расчет не производим.

Подкрановая часть колонны сечения 1–1

Высота всего сечения двухветвивой колонны 130 см, сечение ветви ; ;  расстояние между осями ветвей  расстояние между осями распорок , высота сечения распорок 40 см.

Комбинация усилий:

; ; .

; .

Приведенный радиус инерции сечения двухветвевой колонны в плоскости изгиба:

.

, необходимо учесть влияние прогиба элемента на его прочность.

;

 – для тяжелого бетона

;

.

, принимаем .

;

  принимаем  тогда .

Подбор сечения арматуры:

;

где

.

Имеем расчетный случай . Армирование ветвей принимаем симметричное. Вычисляем

.

Принимаем 2Æ16 и 1Æ12 с .

Расчет подкрановой части колонны в плоскости, перпендикулярной к плоскости изгиба:

; ;  – расчет необходим.

Значение случайного эксцентриситета:

 принимаем .

;  – для тяжелого бетона

; .

, принимаем ; .

  при  – 2Æ16 и 1Æ12.

;

.

Определяем:

.

Принимаем 2Æ16 и 1Æ12 А-III с .

Расчет промежуточной распорки

Изгибающий момент в распорке . Сечение распорки прямоугольное: . Так как эпюра моментов двухзначная:

,

принимаем 3Æ14 А-III с .

Поперечная сила в распорке .

Определяем , где .

Так как , то необходимо произвести расчет на поперечную силу.

принимаем ;

расчет производим на

принимаем

принимаем .

;

;

;

;

;

.

Расчет верхней распорки

Расчетная комбинация усилий:

; .

Подбор нижней арматуры:

 [3] табл. 20

принимаем  А–III с .

Подбор верхней арматуры :

Так как  поперечную арматуру принимаем конструктивно  с мм.

Расчет внецентренно нагруженного монолитного фундамента

под крайнюю колонну одноэтажного промышленного здания

Исходные данные

Бетон тяжелый класса В12,5,, .

Рабочая арматура сеток класса А–III, .

Расчет выполняем на наиболее опасную комбинацию расчетных усилий в сечении 1 – 1: ; ; .

Дополнительно необходимо учесть нагрузку от стенового ограждения, передающуюся на фундамент через фундаментные балки  с эксцентриситетом .

Колонна, заделываемая в фундаменте, двухветвевая с размером нижнего сечения 1300х500 мм и рабочей арматурой  А–III.

Глубина заложения фундамента 2,0 м, высота фундамента h=1,85 м; условное расчетное сопротивление грунта .

Предварительное определение размеров подошвы фундамента

 Усилия, действующие по подошве фундамента относительно оси симметрии, без учета собственного веса фундамента и грунта на его уступах, определяем по формулам:

     

       

Ориентировочно площадь подошвы фундамента определяем как для центрально нагруженного:

       

где  – средний объемный вес фундамента и грунта на его уступах.

Принимаем соотношение сторон фундамента :

      м; м, принимаем м; м

Уточняем расчетное сопротивление грунта при d=1,85 м, и ширине подошвы фундамента 2,1м:

     

Момент сопротивления подошвы фундамента в плоскости изгиба:            

Краевые давления на грунт:

     

     

     

Назначение геометрических размеров фундамента

Проектируем фундамент с подколонником стаканного типа. Глубину заделки двухветвевой  колонны с большим размером сечения  определяем согласно п. 2.2[3]:

     

При эксцентриситете продольной силы:  . Глубину заделки колонны принимаем м, что удовлетворяет условию анкеровки рабочей арматуры колонны .

Глубина стакана м. Остальные размеры приняты в соответствие с укрупненным модулем 3М.

Расчет плитной части фундамента

Определим давление в грунте подошвой фундамента  без учета собственного веса фундамента и грунта на его уступах:

       

      ;

Расчет на продавливание плитной части не производим, т.к. вылет консоли за грань пирамиды продавливания равен 0.

Определим площадь сечения рабочей арматуры сетки плитной части фундамента в направлении длинной стороны. Расчетный изгибающий момент в сечении 1 – 1, проходящем по грани подколонника:

       где             [1]

     

При шаге 200 мм на ширине  укладывается 11 стержней, принимаем   А–III с .

Процент армирования

Площадь арматуры в направлении короткой стороны определяем в сечении 2 – 2 по среднему давлению в грунте:

     

     

     

При шаге 200 мм на длине  укладывается 12 стержней, принимаем