Проектирование одноэтажного промышленного здания

 

Министерство Образования Российской Федерации

Иркутский Государственный Технический Университет

Кафедра: Строительного производства

Пояснительная Записка к курсовому проекту

Тема проекта Проектирование одноэтажного промышленного здания

по курсу «Железобетонные и каменные конструкции»

Содержание

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

1. Расчет и конструирование железобетонной колонны

1.1 Надкрановая часть стойки

.2 Подкрановая часть стойки

.3 Расчет промежуточной распорки

2. Проектирование стропильной сегментной фермы

2.1 Определение нагрузок на ферму

2.2 Определение усилий в элементах фермы

.3 Расчет сечений элементов фермы

.3.1 Верхний сжатый пояс

.3.2 Нижний растянутый пояс

.3.3 Расчет растянутого раскоса

.3.4 Расчет стоек фермы

3. Расчет фундамента под среднюю двухветвевую колонну

ЛИТЕРАТУРА

Исходные данные

.Величина пролета- 30.0

.Количество пролетов- 3.00

.Длина температурного блока, м - 60.0

.Высота здания до низа несущей стропильной конструкции, м- 14.40

.Полная высота здания - 21.33

.Высота фонаря - 3.63

.Шаг колонн по крайним продольным координационным осям, м - 6.00

.Длина надкрановой части крайней колонны - 4.10

.Ширина сечения крайней колонны, м- 0.40

.Высота сечения надкрановой части крайней колонны, м- 0.50

.Высота сечения подкрановой части колонны, м- 1.00

.Высота сечения ветви крайней колонны, м- 0.20

.Высота сечения распорок крайней колонны, м- 0.40

.Высота сечения консоли крайней колонны, м- 0.70

.Привязка крайней колонны к продольной корд. оси, м - 0.25

.Шаг колонн по средней координационной оси, м- 6.00

.Длина надкрановой части средней колонны, м- 4.10

.Ширина сечение средней колонны, м- 0.60

.Высота сечения надкрановой части средней колонны, м- 0.60

.Высота сечения подкрановой части средней колонны, м- 1.40

.Высота сечения ветви средней колонны, м- 0.30

.Высота сечения распорок средней колонны, м- 0.40

.Высота сечения консоли средней колонны, м- 0.70

.Наличие навесных стен- 1.00

.Высота первого яруса стен, м2- 2.40

.Высота второго яруса стен, м- 3.30

.Высота третьего яруса стен, м-5.40

.Высота четвертого яруса стен, м- 5.40

.Процент остекления стен в первом ярусе, %- 0.00

.Процент остекления стен во втором ярусе, %- 0.45

.Процент остекления в третьем ярусе, %- 0.33

.Процент остекления в четвертом ярусе, %- 0.33

.Плечо опорной реакции стен ограждения относительно. координ. оси, м- 0.40

.Расчетная нагрузка от стенового ограждения, кН/м2- 0.70

.Шаг стропильных конструкций, м- 6.00

.Расчетная нагрузка от собственного веса покрытия, кН/м2- 4.91

.То же от веса одной стропильной конструкции, кН- 180.0

.То же от подстропильной конструкции, кН- 0.00

.Плечо опорной реакции стропильной конструкции относительно оси, м- 0.16

.Расчетная нагрузка от веса подкрановой балки на оси А, кН- 40.0

.То же от веса подкрановой балки на средней оси, кН- 40.0

.Плечо опорной реакции подкрановой балки относительно оси, м- 0.75

.Количество кранов в одном пролете, шт- 1.00

.Грузоподъемность крана, т- 10.0

.Режим работы крана- 6.00

.Масса крана с тележкой, т- 34.8

.Масса тележки, т- 4.00

.Ширина крана, м- 6.30

.База крана, м- 5.00

.Максимальное давление колеса крана, кН- 170.0

.Нормативное значение ветрового давления, кПа- 0.38

.Коэффициент «К» для ветрового давления на высоте 5 м- 0.75

.Нормативная нагрузка на покрытие, кПа- 2.40

.Класс ответственности здания- 2.00

1. Расчет и конструирование железобетонной колонны

Бетон тяжёлый: , подвергнутый тепловой обработке при атмосферном давлении; ; ; ; ; арматура .

1.1 Надкрановая часть стойки

Размеры сечения: ; ; ; .

Расчётная длина надкрановой части:

.

железобетонный колонна фундамент ферма

Комбинации расчётных усилий:

КомбинацииПерваяВтораяТретьяУсилияМmax, N и Q соотвMmin, N и Q соотвNmax, M и Q соотвМ,Кн·м97,83-101,5997,83N,Кн2355,502355,502355,5Q,кН21,74-17,0121,74

Для первой комбинации:

; ; .

Принимаем случайный эксцентриситет .

см; ; ;

7.

Для тяжёлого бетона . Предварительно принимаем , тогда при :

; .

.

.

Площадь арматуры назначаем по конструктивным соображениям:

. Принимаем 3Ø18 c .

.2 Подкрановая часть стойки

Размеры сечения: ; ; ; .

Расчётная длина подкрановой части: .

Комбинации расчётных усилий:

КомбинацииПерваяВтораяТретьяУсилияМmax,Q и NсоотвMmin,Q и NсоотвNmax, Q и MсоотвМ,Кн·м203,35230,35-156,74N,Кн3119,573119,573380,16Q.кН4,973,1112,50

Для первой комбинации:

; ; .

Принимаем случайный эксцентриситет . Расчётный

- .

;

Для тяжёлого бетона . Предварительно принимаем , тогда при :

;

определяем усилия в ветвях колонны

в расчет вводится

где

,армирование ветвей принимаем симметричное

Принимаем 3Ø20 с .

Проверим необходимость расчёта подкрановой части колонны в плоскости, перпендикулярной к плоскости изгиба.

; .

расчет необходим.

Значение случайного эксцентриситета:

принимаем

тогда

при Аs=As=12.56 -

при

имеет место расчетный случай

Армирование ветвей принимают симметричное. Вычисляем

следовательно, принятого количества площади арматуры достаточно.

1.3 Расчет промежуточной распорки

Изгибающий момент в распорке

Сечение распорки прямоугольное: В=80см, h=40см, h0=36см. Так как эпюра моментов двухзначная

Принимаем 3Ø12 с .

Поперечная сила в распорке

Так как Q=142кН>Qds=33кН,поперечную арматуру принимаем конструктивно dw=6мм класса А-I с шагом 150 мм.

2. Проектирование стропильной сегментной фермы

Ферма проектируется предварительно напряженной на пролет 30 м, цельной при шаге ферм 6 м. Геометрическая схема фермы показана на рис. 1. Напрягаемая арматура нижнего пояса из арматурной стали класса А-IV диаметром 28 мм с натяжением на упоры: Rs,set=590МПа; Rs=510 МПа; Es=1,9·105 МПа. Сжатый пояс и элементы решетки фермы армируются арматурой класса А-III: Rs=Rsc=365 МПа (d > 10 мм); Es=2·105 МПа; хомуты класса А-I: Rs=225 МПа. Бетон тяжелый марки В40: Rb=22 МПа; Rbt=1,4 МПа; Rbt,n=2,1 МПа; ?b2=0,9; Eb=32,5·103 МПа. Прочность бетона к моменту обжатия Rbp=28 МПа.

Назначение геометрических размеров.

Ширину панелей принимаем 3 м с таким расчетом, чтобы ребра плит покрытия опирались в узлы верхнего пояса. Высоту фермы в середине пролета принимаем 3300 мм. Ширину сечения поясов принимаем b=250 мм, высота h=300 мм. Сечение раскосов принимаем b×h=250×150 мм.

.1 Определение нагрузок на ферму

Рассматривается загружение фермы постоянной нагрузкой и снеговой равномерно распределенная нагрузка по всему пролету фермы; равномерно распределенной на половину пролета.

Вес фермы 180 кН учитывается в виде сосредоточенных грузов, прикладываемых к узлам верхнего пояса.

Узловые расчетные нагрузки по верхнему поясу фермы:

Нагрузка от фонаря.

от веса фонарной панели - 3,97 кН

от веса фонарной фермы - 2,23 кН

от обвязки швеллером № 16 - 0,32 кН

остекление 2 яруса - 1,32 кН

утепление нижнего яруса фонаря - 2,45 кН

Расчетная нагрузка от покрытия - 4.91 кН

Нагрузка от снега: снеговой район IV, расчетная снеговая нагрузка на покрытие 2,4 кПа.о = 2,4 кПа

1 = So*m = 2.4*0.8 = 1.92 кПа2 = So*m2 = 2.4*1.2 = 2.88 кПа m2 = 1+0.1*a/b = 1+0.1*12/6 = 1.23 = So*m3 = 2.4*2.5 = 6.0 кПа m2 = 1+0.5*a/b1 = 1+0.1*12/3.63 = 2.65 >2.5

-ое сочетание нагрузки.2 = 1.4*2.88*3*6*0.95 = 69.0 кН3 = F2 = 69.0 kH4 = 1.0*(2.88+1.92)*1.5*6*0.95 = 41.0 kH5 = 1.92*4.5*6*0.95 = 49.3 kH

-ое сочетание нагрузки.2 = 1.4*1.92*2.6*0.95 = 5.7 кН3 = 1.0(6.0+1.92)*1.5*6*0.95 = 67.8 kH4 = 6.0*1.5*0.95 = 8.55 kH

2.2 Определение усилий в элементах фермы

Расчет плоской статически определимой фермы

Элементы фермыНомера стержнейУзлыНагрузки на узлыВид приложенной нагрузкиConst1 снег2 снегConstConst +1 снеговаяConst +2 снеговаяВерхний поясN 11-20.000.00.0-600,13-240,17-308,16N 22-3104.469.05.7-698,97-46,77-208,38N 33-5108.069.067.8-636,99-45,06-200,78N 45-6116.241.08.55-1317,61680,49250,46N 56-8111.749.30.0588,59-2742,73-540,14N 168-919.620.00.0892,71-1811,61-150,36N 189-11111.749.30.0900,11-1843,21-181,49N 2211-12116.241.08.55451,73-1012,95-826,49N 2312-14108.069.067.8467,48-1118,02-939,02N 2714-15104.469.05.7523,61-880,76-876,52Нижний поясN 71-41441,02162,962001,41N 84-71919,192755,61084,16N 97-10-1294,782237,771624,52N 2010-13-638,361546,30925,08N 2613-15-471,542594,271925,08РаскосыN 102-4201,68176,6287,16N 113-4179,22-157,98-140,57N 124-5-398,98193,77166,78N 135-7536,00-298,98-211,92N 146-72061,36-177,39-157,95N 157-8-653,9398,49101,79N 68-10588,59102,62957,24N 179-10-200,92-168,45-167,18N 1910-11-341,53-354,09-352,14N 2111-13256,42187,95156,82N 2412-13-182,63-97,25-98,60N 2513-1426,23184,97147,94

2.3 Расчет сечений элементов фермы

.3.1 Верхний сжатый пояс

Расчет верхнего пояса ведем по наибольшему усилию N=2742,73кН.

Для унификации конструктивного решения все элементы верхнего пояса с учетом ?n=0,95 армируем по усилию N=2742,73*0,95=2605,6Кн.

Принята арматура класса AIII, Rs=365 МПа. Сечение пояса b*h=25*30см, длина панели l=310 см, расчетная длина l0=0.9l=0,9*310,0=279 см. Отношение l0/h=279/30=9,3. Пояс рассчитываем на внецентренное сжатие с учетом только случайного эксцентриситета ea=1 см, что больше 1/30h=300/30=1,0см, и больше чем 1/600l=310/600=0,52 см.

Проверка несущей способности сечения при e0?ea=1 см.

принимаем

Принимаем 4 Ø16 с As=8,04 см²

отношение

определяем

Коэффициент

Проверяем прочность элемента с учетом влияния прогиба, так как l0/h=9.3

Предварительно задаемся коэффициентом армирования (первое приближение):

s = ?·b·h0(0,5h-a)² = 0,01·25·26·(0,5·30-4)² = 786 (см4);

Граничное значение относительной высоты сжатой зоны бетона:

,

где? = 0,85-0,008·?b2·Rb =0,85-0,008·0,9·22=0,6916;

?s1=Rs=365 МПа.

Тогда:

При ?n=2,02 >?y=0,544:

Принимаем 4 Ø18 с As=10,18см².

.3.2 Нижний растянутый пояс

Расчетное усилие от постоянной и полной снеговой нагрузок (при):=2755,6 *0.95=2617,82kH;

Нормативное усилие:n=2181,5kH; (при):

Принимаем 9 Ø22 с As=34,21см².

Для стержневой арматуры класса А-IV

Приведенное сечение

Принятые характеристики: контролируемое напряжение при натяжении на упоры

Для стержневой арматуры класса А-IV

Принимаем 550мПа, что удовлетворяет условиям:

Прочность бетона при обжатии

Коэффициент точности натяжения арматуры при подсчете потерь

То же, при расчете по образованию трещин,

Расчет по образованию трещин

Подсчет первых потерь напряжений арматуры

от температурного перепада ?t=65C, ?t=1,25*65=81,2мПа

от деформации анкеров при натяжении на жесткие упоры стенда до бетонирования

Усилие обжатия бетона с учетом потерь при ;

Напряжение обжатия бетона от действия усилия Р1

Отношение

От деформации бетона вследствие быстронатекающей ползучести при

Суммарные значения первых потерь

Напряжение в арматуре за вычетом первых потерь

Усилие предварительного обжатия бетона с учетом первых потерь

Напряжение в бетоне от действия усилия Р01 -

Подсчет вторых потерь:

От усадки бетона подвергнутого тепловой обработке, при бетоне класса В40 -

От ползучести бетона при -

Суммарное значение вторых потерь

Полные потери предварительного напряжения

Напряжение в арматуре за вычетом всех потерь

Расчетное отклонение напряжений при механическом способе натяжения

Полное усилие обжатия бетона при ,

Усилие ,воспринимаемое сечением, нормальным к продольной оси элемента, при образовании трещин

Так как ,то трещиностойкость сечения не обеспечена и поэтому необходим расчет на раскрытие трещин.

Расчетное нормативное усилие от действия всех нагрузок при Nn=2181,5кН

Ширина раскрытия трещин

?=1

для растянутых элементов

?l=1, ?=1 для стержневой арматуры

?=34,21/25*30=0.049

ширина раскрытия трещин меньше предельной условие удовлетворяется.

Расчет по продолжительному раскрытию трещин

ширина продолжительного раскрытия трещин

.3.3 Расчет растянутого раскоса

Растягивающее усилие в раскосе:

Максимальное усилие в раскосе, которое подвергается растяжению N=193,77 кН

(Nnl=161,06 кН), а с учетом коэффициента ?n=0.95=193,77*0.95=184,08 кН и Nnl=*0,95=153 кН

Сечение раскосов axb = 25x15 см, арматура класса AIII. Rs=365 мПа

Напрягаемая арматура раскоса 4 Ø14 класса A III с As=6,16см².

Процент армирования:

определяем ширину длительного раскрытия трещин

?f.ь=1,2 - средний коэффициент надежности по нагрузке для перерасчета усилий в нормативные.

Принятое сечение раскоса по длительному раскрытию трещин удовлетворяет условиюcrc <

.3.4 Расчет стоек фермы

N=177,39кН. Геометрическая длина стоек l=2332 мм, расчетная l0=0,8*233,2=186,56см. Так как l0/h=1.87/0.15=12,5>4, то расчет стоек ведут с учетом прогиба элемента.

Предполагаем, что ?<0,035, значение Ncr при l0/h<10 вычисляем: проблему

Вычисляем эксцентриситеты

так как ?n=0,21 <?y=0,544,то площадь сечения продольной симметричной арматуры находим по формуле

принимаем 2Ø12 класса A III , при этом

3. Расчет фундамента под среднюю двухветвевую колонну

Данные для расчета. Грунты основания - пески пылеватые средней плотности, маловлажные. Расчетное сопротивление грунта R0=0,25 мПа; бетон тяжелый класса B12,5, Rbt =0,66 мПа; арматура из горячекатанной стали класса A-II, Rs=280 мПа; вес единицы объема материала фундамента и грунта на его обрезах ?=20кН/м3.

Расчетные усилия М= - 224,42 кН*м= 2262,44 кН= -16,18 кН

Нормативные усилия Mn= - 195,15 кН*мn= 1967,4 кНn= - 14,1 кН

Геометрические размеры фундамента

Глубина стакана 90см

an=33*1,8=59,4см=1,8см=900+250=1150мм

Принимаем 1200мм, что кратко 300мм

Глубина заложена фундамента 150мм H=1200+150=1350мм=1,35м

Фундамент 3 -х ступенчатый, вступлений - 40см

,

Конструктивно, с учетом нормальной заделки колонны и распределений напряжений в бетоне принимаем: а*в=4,0*3,2, м А=3,9*3,=12,8м2

При перерасчете размеров фундамента с утонченным значением R получаем окончательно=

Рабочая высота фундамента из условия прочности на продавливание

Полная высота фундамента

Расчет арматуры фундаментов

Расчетные изгибающие моменты

Сечение I-I

СечениеII-II

СечениеIII-III

Требуемое сечение арматуры

Принимаем 15 Ø12 класса A II с As= 19,7 см².

сечение IV - IV

Принимаем 18Ø12 класса A II с As= 23,6 см².

т.к. толщина стенки стакана = 475 мм > 0,75*hd = 0,75*600 = 450 мм, сетки в стакан колонны не устанавливаем.

ЛИТЕРАТУРА

1.Байков В.Н., Сигалов Э.Е. Железобетонные конструкции: Общий курс. Учебник для вузов. - 4-е изд. Перераб. - М.: Стройиздат, 1985. - 728 с., ил.

.СНиП 2.01.07-85*. Строительные нормы и правила. Нагрузки и воздействия.

.СНиП 2.03.01-84*. Строительные нормы и правила. Бетонные и железобетонные конструкции.

.Пособие по проектированию бетонных и железобетонных конструкций из тяжелых и легких бетонов без предварительного напряжения арматуры (к СНиП 2.03.01-84).

Пособие по проектированию фундаментов на естественном основании под колонны зданий и сооружений (к СНиП 2.03.01-84 и СНиП 2.02.01-83).

Министерство Образования Российской Федерации Иркутский Государственный Технический Университет Кафедра: Строительного производства

Больше работ по теме: