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»

• ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ
• 1. Расчет и конструирование железобетонной колонны

1.1 Надкрановая часть стойки

1.2 Подкрановая часть стойки

1.3 Расчет промежуточной распорки

2. Проектирование стропильной сегментной фермы

2.1 Определение нагрузок на ферму

• 2.2 Определение усилий в элементах фермы
• 2.3 Расчет сечений элементов фермы
• 2.3.1 Верхний сжатый пояс
• 2.3.2 Нижний растянутый пояс
• 2.3.3 Расчет растянутого раскоса
• 2.3.4 Расчет стоек фермы
• 3. Расчет фундамента под среднюю двухветвевую колонну
• ЛИТЕРАТУРА

Исходные данные

1. Величина пролета- 30.0

2. Количество пролетов- 3.00

3. Длина температурного блока, м — 60.0

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

5. Полная высота здания — 21.33

6. Высота фонаря — 3.63

7. Шаг колонн по крайним продольным координационным осям, м — 6.00

8. Длина надкрановой части крайней колонны — 4.10

9. Ширина сечения крайней колонны, м- 0.40

10. Высота сечения надкрановой части крайней колонны, м- 0.50

11. Высота сечения подкрановой части колонны, м- 1.00

12. Высота сечения ветви крайней колонны, м- 0.20

13. Высота сечения распорок крайней колонны, м- 0.40

14. Высота сечения консоли крайней колонны, м- 0.70

15. Привязка крайней колонны к продольной корд. оси, м — 0.25

16. Шаг колонн по средней координационной оси, м- 6.00

17. Длина надкрановой части средней колонны, м- 4.10

18. Ширина сечение средней колонны, м- 0.60

19. Высота сечения надкрановой части средней колонны, м- 0.60

20. Высота сечения подкрановой части средней колонны, м- 1.40

21. Высота сечения ветви средней колонны, м- 0.30

22. Высота сечения распорок средней колонны, м- 0.40

23. Высота сечения консоли средней колонны, м- 0.70

24. Наличие навесных стен- 1.00

25. Высота первого яруса стен, м2- 2.40

26. Высота второго яруса стен, м- 3.30

27. Высота третьего яруса стен, м-5.40

28. Высота четвертого яруса стен, м- 5.40

29. Процент остекления стен в первом ярусе, %- 0.00

30. Процент остекления стен во втором ярусе, %- 0.45

31. Процент остекления в третьем ярусе, %- 0.33

32. Процент остекления в четвертом ярусе, %- 0.33

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

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

35. Шаг стропильных конструкций, м- 6.00

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

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

38. То же от подстропильной конструкции, кН- 0.00

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

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

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

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

43. Количество кранов в одном пролете, шт- 1.00

44. Грузоподъемность крана, т- 10.0

45. Режим работы крана- 6.00

46. Масса крана с тележкой, т- 34.8

47. Масса тележки, т- 4.00

48. Ширина крана, м- 6.30

49. База крана, м- 5.00

50. Максимальное давление колеса крана, кН- 170.0

51. Нормативное значение ветрового давления, кПа- 0.38

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

53. Нормативная нагрузка на покрытие, кПа- 2.40

54. 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:

Для первой комбинации:

;; .

Принимаем случайный эксцентриситет .

см;; ;

7.

Для тяжёлого бетона. Предварительно принимаем, тогда при :

; .

.

.

Площадь арматуры назначаем по конструктивным соображениям:

. Принимаем 3O18 c .

1.2 Подкрановая часть стойки

Размеры сечения:; ;; .

Расчётная длина подкрановой части: .

Комбинации расчётных усилий:

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 3O20 с .

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

; .

расчет необходим.

Значение случайного эксцентриситета:

принимаем

тогда

при А_s=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 3O12 с .

Поперечная сила в распорке

Так как Q=142кН>Q_ds=33кН, поперечную арматуру принимаем конструктивно d_w=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: R_{s, set}=590МПа; R_s=510 МПа; E_s=1,9· 10⁵ МПа. Сжатый пояс и элементы решетки фермы армируются арматурой класса А-III: R_s=R_sc=365 МПа (d > 10 мм); E_s=2· 10⁵ МПа; хомуты класса А-I: R_s=225 МПа. Бетон тяжелый марки В40: R_b=22 МПа; R_bt=1,4 МПа; R_{bt, n}=2,1 МПа; г_b2=0,9; E_b=32,5· 10³ МПа. Прочность бетона к моменту обжатия R_bp=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.

2.1 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.

S_о = 2,4 кПа

S₁ = S_o*m = 2.4*0.8 = 1.92 кПа

S₂ = S_o*m₂ = 2.4*1.2 = 2.88 кПа m₂ = 1+0.1*a/b = 1+0.1*12/6 = 1.2

S₃ = S_o*m₃ = 2.4*2.5 = 6.0 кПа m₂ = 1+0.5*a/b₁ = 1+0.1*12/3.63 = 2.65 >2.5

1-ое сочетание нагрузки.

F₂ = 1.4*2.88*3*6*0.95 = 69.0 кН

F₃ = F₂ = 69.0 kH

F₄ = 1.0*(2.88+1.92)*1.5*6*0.95 = 41.0 kH

F₅ = 1.92*4.5*6*0.95 = 49.3 kH

2-ое сочетание нагрузки.

F₂ = 1.4*1.92*2.6*0.95 = 5.7 кН

F₃ = 1.0(6.0+1.92)*1.5*6*0.95 = 67.8 kH

F₄ = 6.0*1.5*0.95 = 8.55 kH

2.2 Определение усилий в элементах фермы

Расчет плоской статически определимой фермы

2.3 Расчет сечений элементов фермы

2.3.1 Верхний сжатый пояс

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

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

Принята арматура класса AIII, R_s=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 e_a=1 см, что больше 1/30h=300/30=1,0 см, и больше чем 1/600l=310/600=0,52 см.

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

принимаем

Принимаем 4 O16 с A_s=8,04 см?

отношение

определяем

Коэффициент

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

Предварительно задаемся коэффициентом армирования (первое приближение):

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

Граничное значение относительной высоты сжатой зоны бетона:

гдещ = 0,85−0,008· г_b2·R_b =0,85−0,008· 0,9·22=0,6916;

у_s1=R_s=365 МПа.

Тогда:

При б_n=2,02 >о_y=0,544:

Принимаем 4 O18 с A_s=10,18 см?.

2.3.2 Нижний растянутый пояс

Расчетное усилие от постоянной и полной снеговой нагрузок (при):

N=2755,6 *0.95=2617,82kH;

Нормативное усилие:

N_n=2181,5kH; (при):

Принимаем 9 O22 с A_s=34,21 см?.

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

д=1

2 для растянутых элементов ц_l=1, з=1 для стержневой арматуры м=34,21/25*30=0.049

ширина раскрытия трещин меньше предельной условие удовлетворяется.

Расчет по продолжительному раскрытию трещин ширина продолжительного раскрытия трещин

2.3.3 Расчет растянутого раскоса

Растягивающее усилие в раскосе:

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

(N_nl=161,06 кН), а с учетом коэффициента г_n=0.95

N=193,77*0.95=184,08 кН и N_nl=*0,95=153 кН Сечение раскосов axb = 25×15 см, арматура класса AIII. R_s=365 мПа Напрягаемая арматура раскоса 4 O14 класса A III с A_s=6,16 см?.

Процент армирования:

определяем ширину длительного раскрытия трещин г_f.ь=1,2 — средний коэффициент надежности по нагрузке для перерасчета усилий в нормативные.

Принятое сечение раскоса по длительному раскрытию трещин удовлетворяет условию

a_crc <

2.3.4 Расчет стоек фермы

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

Предполагаем, что м<0,035, значение N_cr при l₀/h<10 вычисляем: проблему Вычисляем эксцентриситеты так как б_n=0,21 <�о_y=0,544,то площадь сечения продольной симметричной арматуры находим по формуле принимаем 2O12 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, R_bt =0,66 мПа; арматура из горячекатанной стали класса A-II, R_s=280 мПа; вес единицы объема материала фундамента и грунта на его обрезах г=20кН/м³.

Расчетные усилия М= - 224,42 кН*м

N= 2262,44 кН

Q= -16,18 кН Нормативные усилия M_n= - 195,15 кН*м

N_n= 1967,4 кН

Q_n= - 14,1 кН Геометрические размеры фундамента Глубина стакана 90 см

an=33*1,8=59,4 см

d=1,8 см

H=900+250=1150мм Принимаем 1200 мм, что кратко 300 мм Глубина заложена фундамента 150 мм H=1200+150=1350мм=1,35 м Фундамент 3 -х ступенчатый, вступлений — 40 см

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

При перерасчете размеров фундамента с утонченным значением R получаем окончательно

W=

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 O12 класса A II с A_s= 19,7 см?.

сечение IV — IV

Принимаем 18O12 класса A II с A_s= 23,6 см?.

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

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

2.СНиП 2.01.07−85*. Строительные нормы и правила. Нагрузки и воздействия.

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

4.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).