Проектирование железобетонных конструкций одноэтажного промышленного здания. Нагрузки от покрытия. Ветровая и крановая нагрузки

МИНИСТЕРСТВО ОБЩЕГО И ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра железобетонных конструкций

Курсовой проект

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ ОДНОЭТАЖНОГО ПРОМЫШЛЕННОГО ЗДАНИЯ

Выполнил:

студент группы ___

_________

Принял:

Новосибирск

_____

Содержание

1.   Исходные данные для проектирования.4

2.   Компоновка здания6

3.   Расчет поперечной рамы7

3.1.  Сбор нагрузок на раму  8

3.1.1  Нагрузки от покрытия  8

3.1.2  Ветровая нагрузка  11

3.1.3  Крановая нагрузка  13

3.1.4  Нагрузка от стен  15

3.2.   Определение усилий  15

4.    Результаты расчета на ЭВМ.17

5.   Расчет и конструирование двутавровой балки покрытия20

5.1.  Расчет по предельным состояниям первой группы   20

5.1.1  Выбор класса арматуры и марки бетона  20

5.1.2  Определение размеров сечений балки, нагрузок и усилий  21

5.1.3  Предварительный подбор продольной арматуры   23

5.1.4  Расчет прочности нормальных сечений  24

5.1.5  Расчет прочности наклонных сечений  25

5.2.   Расчет по предельным состояниям второй группы   28

5.2.1  Определение геометрических характеристик сечения  28

5.2.2   Определение потерь предварительного напряжения  28

5.2.3   Расчет по образованию трещин, нормальных к оси балки  30

5.2.4   Расчет по образованию наклонных трещин  32

5.2.5   Определение прогиба балки  33

6.   Расчет и конструирование сквозной колонны35

6.1.  Характеристики бетона и арматуры   35

6.2.   Надкрановая часть колонны   35

6.2.1  Расчет сечения по 1-й комбинации (M=41 кНм, N=350 кН) 36

6.2.2   Расчет сечения по 2-й комбинации (M=-61 кНм, N=350 кН) 36

6.2.3   Расчет сечения по 3-й комбинации (M=5 кНм, N=451 кН) 36

6.2.4   Подбор поперечной арматуры   36

6.3.   Подкрановая часть колонны. 39

7.   Расчет фундамента под крайнюю двухветвевую колонну42

7.1.  Исходные данные для расчета  42

7.2.   Определение геометрических размеров фундамента  42

7.3.   Расчет арматуры фундамента  43

7.4.   Эскиз фундамента  44

8.   Список литературы.45

1.  Исходные данные для проектирования.

Вариант 5.

Место строительства – г. Курган.

Климатические условия:

-  II ветровая зона, ветровая нагрузка 0,3 кН/м² (СНиП 2.01.07-85);

-  III снеговая зона, нагрузка от снегового покрова: кратковременная – 1 кН/м², длительного действия – 0,3 кН/м² (СНиП 2.01.07-85).

Расчетное сопротивление грунта R₀=0,3 МПа;

Параметры здания в плане:

-  длина здания 120 м;

-  количество пролетов n=2;

-  пролет L=24 м;

-  шаг колонн B=6 м.

Тип сечения панели – балка двутавровая.

Бетон напрягаемого элемента класса В30, колонны – В15.

Высота до низа конструкции покрытия H=14,4 м.

Грузоподъемность кранов Q=30/5 т.

Напрягаемая арматура А-IV.

Схема здания дана на рисунке 1.1.

Рисунок 1.1

2.  Компоновка здания

При внутренней высоте здания H=14,4 м, шаге колонн B=6 м и грузоподъемности крана 30 т принимаем решетчатые (двухветвевые) колонны прямоугольного сечения с нулевой привязкой: крайние колонны с размерами b=500 мм, h_в=380 мм, h_н=1000 мм, c=200 мм; средние колонны - b=500 мм, h_в=500 мм, h_н=1200 мм, c=250 мм. Высота подкрановых балок h_п.б.=800 мм, высота рельса h_р=150 мм, вертикальный габарит крана h_к=2750 мм, зазор не менее 100 мм. Тогда длина надкрановой части колонны:

H_в=800+150+2750+100=3800 мм.

Общая длина колонны, учитываемая в расчете:

H_р=14400+150=14550 мм,

где 150 мм – расстояние от поверхности пола до верхнего обреза фундамента, считающегося местом заделки колонны.

Геометрическая (опалубочная) длина колонны:

H_г=14550+900=15450 мм,

где 900 мм – глубина заделки колонны в стакан фундамента.

3.  Расчет поперечной рамы

Расчетная схема (рисунок 3.1) представляет собой многопролетную одноэтажную раму с шарнирно опертыми ригелями и жестко защемленными ступенчатыми колоннами. Поперечные горизонтальные нагрузки (от ветра и торможения тележки кранов) передаются от одной стойки к другой через поперечные ригели, которые для простоты расчета полагаем недеформируемыми вдоль их осей – тогда горизонтальные перемещения всех стоек рам по верху становятся равными. При воздействии постоянной снеговой и ветровой нагрузок все рамы температурного блока деформируются одинаково, пространственная работа каркаса не проявляется. При воздействии крановых нагрузок, приложенных даже к одной раме, в работу вовлекаются все рамы блока, благодаря жесткому диску покрытия.

Рисунок 3.1

3.1.  Сбор нагрузок на раму

3.1.1  Нагрузки от покрытия

Таблица 1. Нагрузка от веса 1 м² перекрытия

№	Вид нагрузки	Нормативная нагрузка, кН/м2	Коэффициент надежности по нагрузке γf	Расчетная нагрузка, кН/м2
Постоянная
1	плиты перекрытия 3×6 м	1,4	1,1	1,54
2	утепитель δ=300 мм, γ=2000 Н/м3	0,6	1,2	0,72
3	цементная стяжка δ=30 мм, γ=18000 Н/м3	0,54	1,1	0,594
4	рубероид	0,1	1,2	0,12
	Итого постоянная: gп=	3,12	g=	3,55
Временная (от снега)
5	Длительная	0,3	1,4	0,42
6	Кратковременная	0,7	1,4	0,98
	Итого временная: pп=	1	p=	1,4
	Полная нагрузка: qп=	4,12	q=	4,95
	В том числе:
	постоянная и длительная qпl=	3,42	ql=	3,97
	кратковременная qпsh=	0,7	qsh=	0,98

При грузовой площади (рисунок 3.2):

, м²

, м²

A₁=6×24/2=72 м²

A₂=6×24=144 м²

Рисунок 3.2

нагрузка на крайнюю колонну от веса покрытия (рисунок 3.2):

, кН

N₁=4,95×72=356,4 кН

В том числе постоянная и длительная:

N_1l=3,97×72=285,84 кН

Собственный вес балки равен 150 кН, нагрузка на колонну от веса балки:

N₂=150×0,5=75 кН

Суммарная расчетная нагрузка на колонну:

, кН

, кН

N=356,4+75=431,4 кН

N_l=285,84+75=360,84 кН

Сила N приложена на расстоянии 175 мм от разбивочной оси с эксцентриситетами (рисунок 3.3):

Рисунок 3.3

, мм

, мм

e₁=175-500/2=-75 мм

e₂=175-1200/2=-425 мм

Нагрузка на среднюю колонну вдвое больше и составляет N=862,8 кН, N_l=721,68 кН, e=0.

3.1.2  Ветровая нагрузка

При высоте до 10 м для местности типа B величина поправочного коэффициента, учитывающего возрастание давления с увеличением высоты, k=0,85.

По схеме №2 приложения 3 [1] для данного профиля здания принимаем аэродинамические коэффициенты с_e=0,8 с наветренной стороны, c_ез=0,5 с подветренной стороны.

Рисунок 3.4

Высота стенки (рисунок 3.4):

, м

z=14,4+0,9+0,3+0,22=15,82 м

В нижней части здания до высоты 10 м с наветренной стороны величина ветрового давления:

, кПа

w_0m=0,3×0,65×0,8=0,156 кПа

В верхней части здания (>10 м) коэффициент k определяют по интерполяции значений k на высоте 20 м и 10 м:

k=(0,85-0,65)×(15,82-10)/10+0,65=0,7664 м,

где (15,82-10) – высота части стенки свыше 10 м.

Тогда величина давления в верхней части здания:

w_m=0,3×0,7664×0,8=0,184 кПа;

Величина расчетной равномерно распределенной нагрузки от ветрового давления на раму:

, кН/м

q_w=0,156×1,4×6=1,3104 кН/м

По рисунку 3.4 площадь треугольника давления:

S=(0,161-0,156)×(15,82-10)×0,5=0,01455 кН/м

 Величина равнодействующей W_m1, точка приложения  которой расположена на 1/3 высоты треугольника:

, кН

W_m1=0,01455×1,4×6=0,12222 кН

Плечо силы  W_m1 относительно заделки стойки:

z₁=10+0,15+(15,82-10)×2/3=14,03 м

Момент от силы W_m1:

, кН×м

M₁=0,12222×14,03=1,7147466 кН×м.

Отсюда величина расчетной сосредоточенной силы от неравномерной (треугольной) части ветрового давления:

, кН

W₁=1,7147466/(14,4+0,15)=0,117852 кН

, кН

W_m2=0,156×1,4×(15,82-14,4)×6=1,860768 кН

z₂=14,4+0,15+(15,82-14,4)/2=15,26 м

M₂=W_m2×z₂, кН×м

M₂=1,860768×15,26=28,39531968 кН×м

W₂=M₂/z, кН

W₂=28,39531968/(14,4+0,15)=1,9516 кН

Суммарная приведенная сила:

W=W₁+W₂, кН

W=0,117852+1,9516=2,069452 кН

С подветренной стороны все полученные значения уменьшаем  в отношении c_e3/c_e=0,5/0,8=0,625, тогда:

q_w=1,3104×0,625=0,819 кН/м

W=2,069452×0,625=1,2934075 кН.

3.1.3  Крановая нагрузка

Мостовой кран рассматривают как балку на двух опорах (по два колеса на каждой опоре), загруженную собственным весом и тележкой с грузом, которая перемещается вдоль крана.

Рисунок 3.5

Характеристики крана (рисунок 3.5):

-  крановая нагрузка Q=30/5 т;

-  пролет крана l_кр=22,5 м;

-  собственный вес балки Q_b=35 кН;

-  нормативное значение силы, с которой ближайшие колеса крана давят на подкрановую балку, при крайнем положении тележки P_{max, n}=315 кН;

-  m_{тележки}=11,2 т;

-  вес крана с тележкой Q_крана=50,5 т;

-  база крана K=5100 мм;

-  ширина крана B_кр=6300 мм;

-  расстояние от оси рельса B_к1=300 мм.

Расчет параметров крана осуществляется по формулам:

, кН

P_max=315×1,1×0,85=294,525 кН

, кН

P_{min, n}=(300+505)/2-315=87,5 кН

, кН

P_min=87,5×1,1×0,85=81,8125 кН

Суммарные давления колес D_max и D_min передаются на консоли колонн в виде опорных реакций подкрановых балок. Их значение определяют как сумму ординат линий влияния:

, кН

, кН

∑y=0,8+1+0,15=1,95

D_max=294,525×1,95+35=609,32375 кН

D_min=81,8125×1,95=159,534375 кН

При торможении тележки с грузом возникает тормозное усилие T_cr, которое передается на один путь и распределяется поровну между двумя колесами крана. Для кранов с гибким подвесом нормативное значение:

, кН

где

-  0,05 – коэффициент трения;

-  Q_t – вес тележки.

T_кⁿ=0,05×(300+112)=20,6 кН

Расчетную горизонтальную силу определяют от одновременного действия двух кранов по линиям влияния:

T=0,85×1,1×20,6×1,95/2=18,78 кН

где

-  ψ=0,85;

-  γ_f=1,1.

Для средних колонн при четырех сближенных кранах порядок определения