Проектирование промышленных зданий

• Введение
• 1 Архитектурно-планировочная часть
• 1.1 Объемно-планировочное решение
• 1.2 Фундаменты
• 1.3 Фундаментные балки
• 1.4 Колонны
• 1.5 Подкрановые балки
• 1.6 Стропильные конструкции
• 1.7 Ограждающие конструкции
• 1.7.1 Стеновые панели
• 1.7.2 Остекление
• 1.8 Крыша
• 1.9 Связи
• 1.10 Ворота
• 2. Расчетно-конструктивная часть
• 2.1 Сбор нагрузок
• 2.2 Расчет стропильной балки
• 2.3 Расчет колонны
• 3. Организационно-технологическая часть
• 3.1 Разработка технологической карты
• 3.1.1 Определение объемов и трудоемкости работ
• 3.1.2 Описание технологии производства
• 3.1.3 Выбор захватных приспособлений
• 3.1.4 Выбор машин и механизмов
• 3.1.5 Ведомость инструментов и приспособлений для выполнения работ по заданной технологической карте
• 3.1.6 Контроль качества и приемка работ
• 3.2 Разработка строительного генерального плана
• 3.2.1 Обоснование потребности строительства в складах
• 3.2.2 Обоснование потребности строительства во временных зданиях
• 3.2.3 Обоснование потребности строительства в воде
• 3.2.4 Обоснование потребности строительства в электроэнергии
• 3.2.5 Временное теплоснабжение строительства
• 3.2.6 Технико-экономические показатели строительного генерального плана
• 3.3 Разработка календарного плана
• 3.3.1 Ведомость подсчета объемов работ.
• 4. Экономическая часть
• 4.1 Особенности ценообразования в строительстве
• 4.2 Локальная смета № 1
• 4.3 Сводный сметный расчет стоимости строительства
• 4.4 Основные технико-экономические показатели проекта (ТЭП)
• 5. Охрана труда
• Библиографический список

Здания и сооружения играют важную роль в жизни современного общества. Можно утверждать, что уровень цивилизации, развитие науки, культуры и производства в значительной мере определяются количеством и качеством построенных зданий и сооружений.

Каждое здание или сооружение представляет собой сложный и дорогостоящий объект, состоящий из многих конструктивных элементов, систем инженерного оборудования, выполняющих вполне определенные функции и обладающих установленными эксплуатационными качествами.

Проектируемые и возводимые здания, согласно определяющим эксплуатационным требованиям, должны:

обладать высокой надежностью, т. е. выполнять заданные им функции в определенных условиях эксплуатации в течение заданного времени, при сохранении значений своих основных параметров в установленных пределах;

быть удобными и безопасными в эксплуатации, что достигается рациональными планировкой помещений и расположением входов, лестниц, лифтов, средств пожаротушения, причем для ремонта и замены крупногабаритного технологического оборудования в зданиях должны быть предусмотрены люки, проемы и крепления;

быть удобными и простыми в техническом обслуживании и ремонте, т. е. позволять осуществлять его на возможно большем числе участков, иметь удобные подходы к конструкциям, вводам инженерных сетей без демонтажа и разборки для осмотров и обслуживания с предельно низкими затратами на вспомогательные операции, должны позволять применять передовые методы труда, современные средства автоматизации и механизации, сборно-разборные устройства для обслуживания труднодоступных конструкций, а также иметь приспособления для крепления люлек, источники тока и др.;

быть ремонтопригодными, т. е. их конструкции должны быть приспособлены

к выполнению всех видов технического обслуживания и ремонта без разрушения смежных элементов и с минимальными затратами труда, времени, материалов;

иметь максимально возможный и близкий эквивалентный для всех конструкций межремонтный срок службы;

быть экономичными в процессе эксплуатации, что достигается применением материалов и конструкций с повышенным сроком службы, а также минимальными затратами на отопление, вентиляцию, кондиционирование, освещение и водоснабжение;

Промышленные здания — универсальные конструкции, основным несущим элементом которых является высокопрочный каркас. Промышленные здания предназначены для размещения заводских и служебных помещений, обеспечивающих необходимые условия труда и эксплуатацию оборудования. Основное их преимущество — возможность использования там, где нельзя строить постоянные объекты. Они могут эксплуатироваться как отдельно, так и в сочетании с несколькими зданиями, создавая при этом комплекс.

Промышленные здания могут быть изготовлены по схемам заказчика и комплектоваться дополнительным оборудованием. Стоимость каждого промышленного здания рассчитывается индивидуально, в зависимости от комплектации здания инженерными коммуникациями, вида наружной и внутренней отделки, количества внутренних перегородок, площади остекления и т. д. Современные промышленные здания независимо от их этажности, как правило, являются зданиями каркасного типа с железобетонным, стальным или смешанным несущим каркасом. Выбор типа каркаса определяется условиями производства и соображениями экономии основных строительных материалов, а также классом капитальности здания.

1 Архитектурно-планировочная часть

1.1 Объемно-планировочное решение

Данный объект относится к одноэтажным промышленным зданиям для предприятий машиностроения и имеет следующие параметры:

а) длина здания 60 000 мм;

б) шаг колонн 6000 мм;

в) 2 пролета шириной 30 000, 18 000 (мм)

г) высота здания 10 800, 7200 (мм);

д) максимальная высотная отметка 13 700 мм;

е) навесное оборудование: 1 мостовой кран грузоподъемностью 25 т, 1 подвесной кран грузоподъемностью 5 т.

Данное здание состоит из следующих конструктивных элементов: Столбчатые, монолитные фундаментные блоки, железобетонные фундаментные балки, стальные колонны сварные, стальные подкрановые балки сварные, стропильные балки, стальные фермы, стеновые панели из керамзитобетона, панели остекления.

Так как грузоподъемность мостового крана меньше 50 т. привязка колонн принимается нулевая. В торцах здания через каждые 6000 мм. расположены фахверковые колонны для крепления стеновых панелей. Высота фахверковой колонны принимается на 100 мм меньше высоты остальных колонн. В углах здания основные колонны сдвигаются на 500 мм для пропуска фахверковых колонн. В торцах каждого из пролетов устанавливаются противопожарные ворота размерами 3600×4200 (мм).

Территориальная принадлежность — г. Челябинск, Челябинской области.

Районирование территории по расчетному значению веса снегового покрова земли — II. Климатические условия: в летний период застройки — благоприятные. Средняя температура +20^оС. В зимний период средняя температура — 15^оС.

Районирование территории России по давлению ветра — 3.

Районирование территории России по расчетному весу снегового покрова земли — 3.

Районирование территории России по средней скорости ветра, м/с, за зимний период 3 м/с, за летний период 5 м/с.

1.2 Фундаменты

Фундаменты — это подземная часть здания, которая воспринимает все нагрузки от здания и передает их на основание.

Классификация фундаментов:

а) фундаменты по способу возведения подразделяются на:

сборные;

монолитные.

б) по материалу:

бутовые;

бетонные;

бутобетонные;

железобетонные.

в) по конструкции:

ленточные;

столбчатые;

свайные;

сплошные.

Глубина заложения фундамента — это расстояние от планировочной отметки земли до подошвы фундамента.

В данном проекте используются монолитные железобетонные столбчатые фундаменты.

Правила конструирования столбчатого фундамента:

а) Размеры банкета принимаются на 600 мм больше сечения колонны;

б) Размеры ступеней принимаются 600 мм;

в) Верх фундамента принимается на отметке — 0.150.

Фундаменты по оси, А (Ф-1):

Размеры подошвы фундамента 2000×2200 (мм), Размеры банкета 1000×800 (мм), ширина ступеней 600 мм. Верх фундамента на отм. — 0.150. Высота фундамента 2000 мм. Высота ступени фундамента 600 мм. В верхней части фундамента, по углам расположены четыре монтажных болта для крепления колонны. Под фундаменты устраивается песчаное основание. (рисунок 1.2.1).

Рисунок 1.2.1 — Фундаменты по оси, А (Ф-1)

Фундаменты по оси В (Ф-2):

Размеры подошвы фундамента 2400×2100 (мм).

Размеры банкета 1200×900 (мм), ширина ступеней 600 мм.

Верх фундамента на отм. — 0.150. Высота фундамента 2000 мм.

Высота ступени фундамента 600 мм. В верхней части фундамента, по углам расположены четыре монтажных болта для крепления колонны.

Под фундаменты устраивается песчаное основание (рисунок 1.2.2).

Рисунок 1.2.2 — Фундаменты по оси В (Ф-2)

Фундаменты по оси Б (Ф-3):

Размеры подошвы фундамента 2800×2100 (мм), Размеры банкета 1600×900 (мм), ширина ступеней 600 мм. Верх фундамента на отм. — 0.150. Высота фундамента 2000 мм. Высота ступени фундамента 600 мм. В верхней части фундамента, по углам расположены четыре монтажных болта для крепления колонны. Под фундаменты устраивается песчаное основание (рисунок 1.2.3).

промышленное здание строительный фундамент Рисунок 1.2.3 — Фундаменты по оси Б (Ф-3)

Фундаменты под фахверковые колонны (Ф-4):

Размеры подошвы фундамента 2100×1950 (мм), Размеры банкета 900×750 (мм), ширина ступеней 600 мм. Верх фундамента на отм. — 0.150. Высота фундамента 2000 мм Высота ступени фундамента 600 мм. В верхней части фундамента, по углам расположены четыре монтажных болта для крепления колонны. Под фундаменты устраивается песчаное основание (рисунок 1.2.4).

Рисунок 1.2.4 — Фундаменты под фахверковые колонны (Ф-4)

Фундаменты в осях А1, А11 (Ф-5):

Размеры подошвы фундамента 2300×2200 (мм), Размеры банкета 1100×1000 (мм), ширина ступеней 600 мм. Верх фундамента на отм. — 0.150. Высота фундамента 2000 мм Высота ступени фундамента 600 мм. В верхней части фундамента, по углам расположены четыре монтажных болта для крепления колонны. Под фундаменты устраивается песчаное основание (рисунок 1.2.5).

Рисунок 1.2.5 — Фундаменты в осях А1, А11 (Ф-5)

Фундаменты в осях Б1, Б11 (Ф-6):

Размеры подошвы фундамента 2800×2400 (мм), Размеры банкета 1600×1200 (мм), ширина ступеней 600 мм. Верх фундамента на отм. — 0.150. Высота фундамента 2000 мм Высота ступени фундамента 600 мм. В верхней части фундамента, по углам расположены четыре монтажных болта для крепления колонны. Под фундаменты устраивается песчаное основание (рисунок 1.2.6).

Рисунок 1.2.6 — Фундаменты в осях Б1, Б11 (Ф-6)

Фундаменты в осях В1, В11 (Ф-7):

Размеры подошвы фундамента 2400×2400 (мм), Размеры банкета 1200×1200 (мм), ширина ступеней 600 мм. Верх фундамента на отм. — 0.150. Высота фундамента 2000 мм Высота ступени фундамента 600 мм. В верхней части фундамента, по углам расположены четыре монтажных болта для крепления колонны. Под фундаменты устраивается песчаное основание (рисунок 1.2.7).

Рисунок 1.2.7 — Фундаменты в осях В1, В11 (Ф-7)

1.3 Фундаментные балки

Фундаментные балки ставятся для опирания стеновых панелей. Они укладываются между столбчатыми фундаментами.

По форме поперечного сечения фундаментные балки могут быть:

а) прямоугольные;

б) трапециевидные;

в) тавровые;

В данном проекте применяются сборные железобетонные фундаментные балки трапециевидного сечения. Верх фундаментной балки устраивают на отметке — 0.30. Фундаментные балки опираются на фундамент через бетонный столбик. По верху бетонного столбика устраивают цементную подливку для выравнивания поверхности.

По осям 1 и 11 устанавливаются железобетонные балки длиной 4750 мм (ФБ6−3)

По осям, А и В устанавливаются железобетонные балки длиной 4300 мм (ФБ6−2)

1.4 Колонны

Колонны служат для опирания ферм, стропильных балок, подкрановых балок, крепления стеновых панелей.

В зданиях без мостовых кранов устанавливают колонны без консолей, а в зданиях с мостовыми кранами — колонны с консолями, на которые опирают подкрановые балки. Привязка колонны к осям здания зависит от грузоподъемности крана.

По расположению различают колонны крайних рядов, средних рядов, фахверковые (торцевые).

По конструкции стальные колонны подразделяются на:

сплошные;

сквозные;

постоянного сечения;

ступенчатые;

консольные.

В данном проекте применяются стальные колонны сварного сечения.

По оси Б, В — колонны сквозные ступенчатые состоящие из прокатного швеллера и двутавра соединенных решеткой из прокатного уголка. Высота колонны 10 800 Сечение надкрановой части 300×150 (мм), подкрановой 600×300 (мм). (рисунок 1.4.9).

Рисунок 1.4.9 — Колонна крайнего ряда К-2

По оси А, Б применяются сплошные колонны из сварного двутавра. Высота колонны 7200 мм, Сечение 400×200 (мм). (рисунок 1.4.10).

Рисунок 1.4.10 — Колонна крайнего ряда К-1

Фахверковые колонны — сплошные колонны из сварного двутавра. Высота колонны 10 800; 7200 (мм), Сечение 300×150 (мм). (рисунок 1.4.11).

Рисунок 1.4.11 — Фахверковая колонна К-3, К-4

1.5 Подкрановые балки

Стальные подкрановые балки служат для крепления к ним кранового рельса, по которому вдоль пролета движется мостовой кран. Опираются подкрановые балки на уступы или консоли подкрановой части колонны. Длина подкрановых балок 6000 мм; 12 000 мм. Чаще всего подкрановые балки выполняются из сварного двутавра. Для увеличения жесткости балки ставятся ребра жесткости через 1,2−1,5 (м). Ребра жесткости имеют выемки для пропуска сварного шва.

В данном проекте используются стальные подкрановые балки из сварного двутавра. Балки имеют следующие параметры: высота балки 600 мм; ширина балки 300 мм; длина балки 6000 мм.

К колоннам балки крепятся сваркой и болтами. По всей длине балки в ее верхней части расположены отверстия для последующего крепления кранового рельса. Во избежание ударов о колонны таврового фахверка здания, на концах подкрановых путей устанавливаются стальные упоры с амортизаторами — буферами из деревянного бруса (рисунок 1.5.12).

Рисунок 1.5.12 — Подкрановая балка ПБ-1

1.6 Стропильные конструкции

Стропильные конструкции служат для опирания конструкций покрытия. При небольших пролетах (12−18м) ставятся стропильные балки, при больших пролетах (18−42м) ставятся фермы.

Стропильные фермы

По очертанию поясов они бывают:

с параллельными поясами;

полигональные;

треугольные.

Расстояние между опорами фермы называется пролетом фермы.

Расстояние между узлами ферм называется панель и принимается равной 3 м.

Основные элементы ферм: элемент ограничивающий ферму сверху называется верхний пояс, элемент ограничивающий ферму снизу называется нижний пояс, вертикальные элементы ферм называются стойки, наклонные элементы ферм называются раскосами.

В данном проекте применяются полигональные стальные фермы пролетом 30 м, высотой 3 м. (рисунок 1.6.13).

Рисунок 1.6.13 — стальная ферма

Балки стропильные применяют для устройства покрытий в зданиях при пролетах 6000, 9000, 12 000,18000 (мм). Необходимость балочных покрытий при пролетах 6000,9000,12 000 (мм) возникает в случае подвески к несущим конструкциям монорельсов или кранов.

В данном проекте применяются стальные стропильные балки из сварного двутавра. Пролет балки 18 м, высота 1000 мм (рисунок 1.6.14).

Рисунок 1.6.14 — стальная стропильная балка СБ-1

1.7 Ограждающие конструкции

1.7.1 Стеновые панели

Стены производственных зданий по конструктивным схемам подразделяются на несущие, самонесущие, ненесущие (навесные).

Несущие стены возводят в небольших зданиях, бескаркасных и с неполным каркасом. Выполняя одновременно и несущую и ограждающую функции, такие стены воспринимают вес перекрытия и покрытия, ветровые усилия, а иногда нагрузки подъемно транспортного оборудования. Устойчивость и прочность несущих стен можно повысить устройством пилястр с наружной и внутренней стороны.

Самонесущие стены несут соответствующую массу в пределах всей высоты здания и передают ее на фундаментные балки. Ненесущие стены выполняют в основном ограждающие функции, масса их полностью передается на колонны каркаса.

По расположению в здании различают следующие типы панелей:

а) рядовые;

б) простеночные;

в) перемычечные;

г) угловые;

д) цокольные;

е) парапетные.

Количество панелей по высоте определяется исходя из набора высоты колонны + высоты фермы или балки на опоре + высоты плит покрытия + кровли + парапета. Вся эта сумма делится на высоту панели (12 000 или 18 000 мм).

В данном проекте используются стеновые панели из легкого бетона плотностью 1000 кг/м³. Длина панели 6000 мм., высота 1200 и 1800 (мм), толщина 300 мм. Панели с внутренней и наружной стороны покрываются цементно-песчаным раствором толщиной 20 мм. По краям стеновой панели с внутренней стороны расположены закладные детали для крепления панелей к колоннам. (рисунок 1.7.15).

Рисунок 1.7.15 — Стеновые панели СП-1, СП-2

1.7.2 Остекление

В качестве окон в промышленных зданиях чаще всего используют ленточное остекление.

Длина панелей остекления составляет 6000, 12 000 (мм). Высота 1200; 1800 (мм). Крепятся панели к колоннам, располагаются 1,2,3 ряда, таким образом, чтобы не попасть на уровень подкрановой балки. Переплеты панелей остекления могут быть глухие и открывающиеся.

По материалу переплеты могут быть: деревянные, стальные или алюминиевые.

В данном проекте применяются алюминиевые панели остекления с глухими и открывающимися переплетами. Длина панели 6000 мм, высота 1200 мм (рисунок 1.7.16).

Рисунок 1.7.16 — Ленточное остекление

1.8 Крыша

Кровля — это часть здания, которая служит для защиты его от атмосферных воздействий.

По виду материала кровли бывают:

а) рулонные;

б) мастичные;

в) асбестоцементные;

г) металлические.

В данном проекте используется кровля из стальных профилированных листов (рисунок 1.8.17).

При покрытии здания с применением профилированного листа на стропильные конструкции через каждые 3 метра укладываются стальные прогоны из прокатного швеллера № 16. На прогоны укладываются стальные кровельные листы

Рисунок 1.8.17 — Разрез кровли

1.9 Связи

Для придания жесткости каркасу промышленного здания между колоннами и фермами ставятся связи.

Связи бывают горизонтальные и вертикальные. Между колоннами ставятся вертикальные связи.

Выполняются связи из прокатного уголка, при шаге колонн 6000 мм ставятся крестовые связи, при шаге колонн 12 000 мм портальные связи.

В данном проекте предусмотрены крестовые связи.

Изготовлены связи из металлических прокатных уголков 50×50 (мм) и закреплены к колоннам болтами и монтажной сваркой (рисунок 1.9.18).

Рисунок 1.9.18 — Крестовые связи

1.10 Ворота

В производственных зданиях применяются металлические, деревянные и клеефанерные ворота.

Ворота подразделяют на распашные, раздвижные, подъемные, подъемно-поворотные и откатные. Чаще всего делают раздвижные и распашные ворота, простые в устройстве и надежные в эксплуатации. Проемы ворот должны превышать размеры габаритов транспортных средств в груженом состоянии по ширине не менее чем на 600 мм и по высоте — на 200 мм.

Щель у порога закрывается гибким фартуком из резины, прикрепленной к полотну при помощи металлических накладок.

В помещениях с пожароопасными и взрывоопасными производствами в наружных стенах применяются специальные ворота.

В данном проекте применяются распашные ворота в количестве 4 шт., размером 3600×4200 (мм). Полотна ворот состоят из стального каркаса с обшивками с двух сторон. Полотна ворот навешиваются на петли и оборудуются комплектом приборов для ручного открывания (рисунок 1.10.19).

Рисунок 1.10.19 — Распашные металлические ворота

2. Расчетно-конструктивная часть

2.1 Сбор нагрузок

Нагрузки и воздействия

Нагрузки делятся на 2 основных вида:

а) нормативные нагрузки;

б) расчетные нагрузки.

Нормативная нагрузка — это нагрузка установленная нормами в качестве основной характеристики внешних воздействий для нормальной эксплуатации, принимаются по СНиП.

Расчетная нагрузка — это нагрузка, вводимая в расчет, определяется произведением нормативной нагрузки на коэффициент перегрузки:

N^р=N^н х к, (1)

где N^р — расчетная нагрузка кг/м²;

N^н — нормативная нагрузка кг/м²;

к — коэффициент перегрузки.

По времени действия нагрузки делятся на постоянные, временные и особые:

1) постоянные нагрузки — нагрузки, которые действуют в течение всего периода эксплуатации конструкции (собственный вес конструкции, давление грунта);

2) временная нагрузка — нагрузки, которые в процессе эксплуатации могут меняться по направлению и значению.

Различают кратковременные и длительно-временные нагрузки:

а) кратковременные нагрузки — это снеговые, ветровые, гололедные, нагрузки от людей, мебели, легкого оборудования, временные нагрузки, возникающие при монтаже строительной конструкции или при переходном режиме, нагрузки от кранов, тельферов;

б) длительно-временные нагрузки — относятся нагрузки от частей здания и сооружения, положения которых при эксплуатации может меняться (временные перегородки), длительные воздействия стационарного оборудования, давление газов, жидкостей в емкостях и трубопроводах;

3) особые нагрузки — это сейсмические и взрывные воздействия, нагрузи и воздействия, вызываемые резким нарушением технологического процесса

Таблица 2.1.1 — Коэффициенты перегрузки

Таблица 2.1.2 — Нормативные нагрузки на перекрытия

Снеговая нагрузка Снеговая нагрузка зависит от района строительства и уклона кровли.

Определяется снеговая нагрузка на 1 м² покрытия по формуле:

N^н=N^o х C, (2)

где N^o — нормативная снеговая нагрузка на поверхности земли;

N^н — нормативная снеговая нагрузка на покрытии;

C — коэффициент перехода от веса снегового покрова земли к весу на покрытие.

N^o принимается по снеговой карте для Российской Федерации.

I район — P^н =50 кг/м²;

II район P^н = 70 кг/м²;

III район P^н = 100 кг/м²;

IV район P^н = 150 кг/м²;

V район P^н = 200 кг/м²;

VI район P^н = 250 кг/м².

Для кровли с уклоном больше 60⁰ считается что снег не задерживается на крыши.

Для кровли с уклоном меньше 45⁰ расчет ведется как для плоской крыши.

Рисунок 2.1.1 — Разрез кровли Схема здания Рисунок 2.1.2 — Схема здания Рисунок 2.1.3 — Поперечный разрез здания Таблица 2.1.3 — Сбор нагрузок на покрытие здания

Сбор нагрузок на 1п. м. стропильной балки Шаг балок 6 м. Нагрузка на 1 м² 427,5кг

427,5 кг х 6 м = 2565 кг/м (3)

Определяем полную нагрузку от собственного веса балки Сварной двутавр пролетом 18 м По каталогу вес балки 2025 кг Определяем погонную нагрузку от собственного веса балки

2025кг/18м=162кг/м (4)

Определяем нагрузку от кранового оборудования Грузоподъемность крана 5 т Коэффициент перегрузки — 1,3

5000 кг х 1,3 = 6500 кг (5)

Определяем погонную нагрузку на подкрановую балку Длина балки 18 м

6500кг/18м = 361,1кг/м (6)

Определяем нагрузку от монорельса Двутавр № 30 Вес 1п. м. = 36,5кг

36,5кг/м х 6 м = 219 кг (7)

Определяем полную погонную нагрузку на стропильную балку

2565кг/м + 162кг/м + 361,1кг/м + 219кг/м = 3307,1кг/м

q = 3307,1кг/м Определяем опорные реакции балки

3307,1×18=59 527,8=59,53 т, 59,53т/2 = 29,8т

P1 — нагрузка от покрытия и стропильной балки = 29,8т

P2 — нагрузка от стеновых панелей

P3 — собственный вес колонны Определяем нагрузку от веса стеновых панелей.

В соответствии с архитектурными чертежами количество панелей 7шт.

На колонну действует нагрузка от 6 панелей

6шт панелей СП-2 размерами 6×1,2×0,3 (м) Вес 1,8 т Полная нагрузка Р2 = 1,8×6 = 10,8 т.

Определяем нагрузку от собственного веса колонны Колонна высотой 7,2 м. Вес колонны 0,76 т Р3 = 0,76 т х 1,2 = 0,91 т (8)

Определяем полную нагрузку на колонну Р4 = Р1+Р2+Р3 = 29,8т+10,8т+0,91 т = 41,5 т. (9)

Сбор нагрузок на фундамент На фундамент передается нагрузка от колонны и фундаментной балки Р4 — Нагрузка передающаяся от колонны = 41,5т

P5 — Нагрузка передающаяся от фундаментной балки Определяем нагрузку передающуюся от фундаментной балки По расчетам считается, что последняя стеновая панель передает свою нагрузку на фундаментную балку

q = 2,6т

4,3 м По каталогу вес фундаментной балки 1,1 т Вес стеновой панели 2,6 т Полная нагрузка = 2,6т+1,1 т = 3,7 т Определяем погонную нагрузку на фундаментную балку

3,7×1,2/4,3 = 1,03т/м (10)

1,2 — коэффициент перегрузки Определяем опорные реакции фундаментной балки Р5 = 1,03т/м х 4,3 м = 2,2 т (11)

Полная нагрузка на фундамент складывается из нагрузок приходящихся от колонны, фундаментных балок и собственного веса фундамента.

Р6 — Нагрузка от собственного веса фундамента Р6 = 3,8 м³ х 2,5 = 9,5 т (12)

2,5 — объемный вес 1 м³ железобетона Р7 = 41,5т+2,2т+9,5 т = 53,2 т. (13)

Полная нагрузка на фундамент = 53,2т

2.2 Расчет стропильной балки

Общие сведения о балках

Балки являются одними из наиболее применяемых в строительстве конструкций. Они применяются в покрытиях, междуэтажных перекрытиях, рабочих площадках цехов. Обычно балками перекрывают небольшие пролеты.

Типы балок:

Встречаются два основных типа балок:

прокатные;

сварные.

Расчет балок

Расчет балок ведется в 2 стадии:

1) Подбор сечения балки из условий прочности;

2) Проверка подобранного сечения на прогиб.

Расчет на прочность

Ведется из условия, чтобы максимальный изгибающий момент возникающий в балке от действия внешних нагрузок не превышал внутреннего момента сопротивления.

Основная формула расчета:

Д = М_махх. /W?R, (14)

где:

д — напряжение — нагрузка приходящаяся на площади;

М_махх — максимальный изгибающий момент принимается по эпюре изгибающих моментов:

W — Момент сопротивления сечения (принимается по сортаменту)

R — расчетное сопротивление стали (2100кг/см²)

Проверка балок на прогиб

Кроме расчета балок на прочность их необходимо проверять на прогиб.

Максимальный прогиб в центре балки.

Q

f

L

q — интенсивность нагрузки, f — фактический прогиб, L — пролет балки

На практике при расчетах пользуются не фактическим прогибом, а относительным, т. е. отнесенным к длине балки. [f / L]

Проверка балки на прогиб производится из условия, чтобы относительный прогиб не превышал допустимого.

F / L? [f / L] (15)

[f / L] - допустимый прогиб

Допустимый прогиб зависит от типа балки и определяется по таблицам СНиПа, для главных балок [f / L]? 1/400, для второстепенных балок [f / L]? 1/250. Относительный прогиб определяется в зависимости от схемы балки по следующим формулам:

f/L = (5 х q х L³) / (384E х I_х) f/L = (PL²) / (48E х I_х)

q — интенсивность нагрузки

Е — модуль упругости стали = 2×10⁶

I_{х -} момент инерции сечения

Если в результате расчета относительный прогиб окажется меньше допустимого, то подобранная на прочность балка проходит на прогиб, если больше, то балка на прогиб не проходит, необходимо принять большее сечение.

Расчет балок сварного составного сечения

При расчете балок составного сечения необходимо определять геометрические характеристики сварного сечения.

К геометрическим характеристикам относятся:

1) Статический момент сечения S_Х; S_У

2) Координаты центра тяжести сечения х_с; у_с

3) Момент сопротивления сечения Wх; Wу

4) Момент инерции сечения I_х; I_у

5) Радиус инерции сечения i_х; i_у

Определение момента инерции сечения

I_х, _у = bh³/12+a²F (16)

у

х

b — сторона, параллельная оси, относительно которой определяется момент инерции

h — сторона, перпендикулярная оси, относительно которой определяется момент инерции

а — расстояние от центра тяжести сечения до центра данной фигуры.

F — площадь сечения

Момент инерции сложной фигуры определяется путем сложения моментов инерции простейших фигур

Алгоритм расчета сварных балок

1) Определение расчетной нагрузки

2) Вычерчивание расчетной схемы

3) Построение эпюры изгибающих моментов и определение максимального изгибающего момента.

4) Из основной формулы расчета балок на прогиб определяем требуемый момент сопротивления сечения.

W^тр = M_max/R (17)

R — расчетное сопротивление стали = 2100кг/см²

5) Подбираем сечение сварной балки так, чтобы

W > W^{тр (}18)

а) назначаем высоту балки не менее 1/10 пролета

б) назначаем размеры сечения

в) определяем момент инерции сечения относительно оси х

I_х = bh³/12+a²F (19)

г) определяем момент сопротивления сечения

Wх=Iх / у (20)

6) Сравниваем Wх и Wтр. Если Wх > Wтр, то сечение на прочность выдерживает, Если Wх < Wтр, то сечение необходимо усилить.

7) Проверяем подобранное сечение на прогиб, определяем относительный прогиб и сравниваем с допустимым прогибом (см. расчет балок).

8) Конструирование балки

9) Спецификация стали на 1 элемент.

Расчет стропильной балки сварного сечения

В данном проекте применяются сварные балки из листовой стали в форме двутавра.

Исходные данные:

Пролет балки 18 000 мм, высота 1000 мм, ширина 300 мм

Расчет балки:

1) Определяем расчетную нагрузку. Расчетная нагрузка = 3,3т/м

(см. сбор нагрузок)

2) Вычерчивание расчетной схемы

q = 3,3т/м

ЭМ

М_мах= q x L^2/8 (21)

3) Построение эпюры изгибающих моментов и определение максимального изгибающего момента

М_мах = q х L²/8, (22)

где: М_мах — максимальный изгибающий момент

q — интенсивность нагрузки

L — пролет балки

М_мах = q х L²/8 = 3,3т/м х 18 м²/8 = 133 т х м (23)

4) Из основной формулы расчета балок на изгиб определяем требуемый момент сопротивления сечения.

W^тр = M_max/R, (24)

где: W^{тр -} требуемый момент сопротивления сечения

М_мах — максимальный изгибающий момент

R — расчетное сопротивление стали = 2100кг/см²

W^тр = M_max/R = 13 300 000 кг х см/2100кг/см²=6333,3 см^{3 (}25)

5. Подбираем сечение сварной балки так чтобы W>W^ТР

а) Назначаем высоту балки.

Б) Назначаем размеры сечения.

в) Определяем момент инерции сечения относительно оси.

I_х = вh³/12+а²F, (26)

где: в — сторона параллельная оси, относительно которой определяется момент инерции.

h — сторона перпендикулярная оси, относительно которой определяется момент инерции

а — расстояние от общего центра тяжести сечения до центра данной фигуры

F — площадь сечения.

I_х = вh³/12+а²F = (30х2³/12+41²х30×2) х2+2×100³/12=201 760+166666,6=368 426,66 см⁴

г) определяем момент сопротивления сечения.

Wх= I_х /у, где (27)

Wх — момент сопротивления сечения.

I_х — момент инерции сечения относительно оси х

у — расстояние от центра тяжести сечения до наиболее удаленной точки сечения.

Wх= 274 922,6 см⁴/40=6873,06 см^{3 (}28)

сравниваем W^ТР=6333,3 см³

Wх>W^ТР = 6873,06>6333,3, по этому сечение на прочность выдерживает.

7. Проверяем подобранное сечение на прогиб, определяем относительный прогиб и сравниваем его с допустимым.

По CНиПу для данной балки допускаемый прогиб = 1/400 [f/] =1/400

f/L= 5 х q х l³/384Е х I_х, (29)

где: q — интенсивность нагрузки

Е — модуль упругости стали = 2×10⁶т/см²

I_х — момент инерции сечения f/e= 5 х q х l³/384 Е х I_х = (5×33кг/смх18³х10⁶) / (384×2×10⁶кг/см² х 274 922,6 см⁴) = 962 280/282951674,8=1/519

1/419< [1/400], следовательно балка на прогиб проходит

Таблица 2.2.4 — Спецификация стали на 1 элемент

2.3 Расчет колонны

Колонна-это вертикальный стержень работающий на сжатие с продольным изгибом и передающий давление на фундамент.

Состоит стальная колонна из трех частей: база (башмак), ствол (стержень), оголовок.

Возникновение продольного изгиба зависит от гибкости колонны, гибкость колонны зависит от размеров сечения колонны и расчетной длины колонны, расчетная длина колонны зависит от условий крепления концов колонны.

Порядок расчета

1) Определяем расчетную схему и вычисляем расчетную длину

2) Предварительный подбор сечения колонны

3) Окончательный подбор сечения колонны

4) Конструирование башмака и оголовка колонны

5) Заполнение спецификации

Расчет колонн заключается в подборе сечения колонны таким образом, чтобы площадь поперечного сечения была больше требуемой. Требуемая площадь сечения определяется из основной формулы расчета элемента на продольное сжатие

д= N/ц х F? R, (30)

где: д — напряжение от действия внешних усилий

N — расчетная нагрузка

F — площадь сечения

ц — коэффициент продольного изгиба принимается по таблице в зависимости от гибкости элемента

R — расчетное сопротивление стали = 2100кг/см²

При предварительном расчете гибкость принимается в пределах от 60 до 100. Гибкость определяется отношением расчетной длины колонны к минимальному радиусу инерции сечения

Л=lo/i min (31)

Алгоритм расчета центрально сжатой колонны сварного сечения.

1. Расчетная нагрузка 41,5т

2. Определяем расчетную длину колоны l=H=7,2 м

3. Задаемся гибкостью в пределах от 60 до 100, принимаем 2/100

По таблице определяем коэффициент продольного изгиба f=0,58

4. Определяем требуемую площадь сечения колонны.

F^ТР=41 500кг/0,58*2100=34,1 см²

6. F= (20смх1) х2+38×1см=78см²

7. Определяем геометрические характеристики сечения.

а) Момент инерции сечения

I= вh³/12+а² х F, где

в — сторона параллельная оси, h — сторона перпендикулярная оси

а) — расстояние от центра тяжести всего сечения до центра тяжести данной фигуры.

Iх= (20×11³/12+19,5² х 20×1см) х2+1×38³/12

= 15 213,3+4572,66=19 785,9 см⁴

Iу= (1×38³/12) х2+38см х1см³/12=9145,3+3,16=9148,4 см⁴

б) Определяем радиусы инерции сечения.

i_х= v I_х /F, (32)

где: I_х — момент инерции сечения относительно оси х, F — площадь сечения

i_х= v I_х/F= v19785,9 см⁴/78см²= 253,66 см

i_у= v I_y /F, (33)

где: I_у — момент инерции сечения относительно оси y

F — площадь поперечного сечения

i_у = vI_y /F = v9148,4/78см²=117,3 см

8. Проверка общей устойчивости производится исходя из i _min=117,3 см

9. Проверяем подобранное сечение по основной формуле

д= N/ц х F? R

д — напряжение от действия внешних усилий

N — расчетная нагрузка = 41,5т=41 500кг

F — площадь сечения = 78 см²

ц — коэффициент продольного изгиба

R — расчетное сопротивление стали = 2100кг/см²

а) Определяем гибкость по минимальному размеру инерции сечения.

л=lo/i min=720/117 720/117,3см= 6,13

б) зная л по таблице определяем коэффициент продольного изгиба ц=1

д= 41 500кг/1×78см²=532кг/см²<2100кг/см²

следовательно общая устойчивость обеспечена.

Таблица 2.3.5 — Спецификация стали на 1 элемент

3. Организационно-технологическая часть

3.1 Разработка технологической карты

Основным документом на строительной площадке для производства любых работ, является технологическая карта. Она является составляющей проекта производства работ и ее состав определяется в соответствии со СНиП 3.0101−85 «Организация строительного производства». Технологическая карта должна содержать следующие разделы: область применения, организация и технология строительного производства; калькуляция затрат труда и машинного времени и заработной платы; график производства работ; требования к качеству и приемке работ; материально-технические ресурсы; мероприятия по ТБ; ТЭП.

В пояснительной части к графику приводятся расчеты продолжительности производства работ и описание графика, в котором выделяются особенности выполнения и увязки основных, подготовительных и сопутствующих работ. Порядок разработки технологической карты не регламентируется нормативной литературой. Он в каждом случае индивидуален и очень трудоемок, поскольку в процессе разработки технологической карты после выполнения нескольких этапов, при изменении хотя бы одного технологического параметра приходится возвращаться к первым расчетам и вносить коррективы. Однако на основании существующего опыта проектирования были определены общие принципы по разработке технологической документации, не зависящие от вида строительной деятельности, особенностей зданий и сооружений, состава технологических процессов и операций. На первоначальном этапе необходимо внимательно проанализировать исходные данные. Указать особенности возводимого здания и местные условия, влияющих на технологию производства работ.

3.1.1 Определение объемов и трудоемкости работ

Объемы работ по монтажу конструкций подсчитываются на основании рабочих чертежей объекта по единицам измерений, принятых в соответствующих параграфах ЕНиР и СНиП. На здание или сооружение составляется одна ведомость объемов работ.

Определение трудоемкости и затрат машинного времени производится по ЕНиР.

График производства работ состоит из 2 частей: описательной части (разрабатывается на основе ведомостей объемов работ и калькуляции трудозатрат) и, графической части (может быть представлена в виде циклограммы или линейного графика).

Основная задача при разработке графика производства работ — это определение продолжительности выполнения различных работ, последовательности их выполнения и взаимной увязки работ по захватам и во времени.

Определение трудоемкости и затрат машинного времени производится по ЕНиР. Результаты расчетов рекомендуется свести в табличную форму. Для определения полной трудоемкости и необходимого срока производства работ к трудоемкости, определенной для монтажных процессов, добавляется трудоемкость следующих работ: обустройство конструкций до монтажа, укрупнение и усиление, монтаж и демонтаж крана, окончательное закрепление конструкций с помощью сварки и замоноличивание стыков. Затраты труда на эти работы подсчитываются по соответствующим разделам ЕНиР. При заполнении таблиц в них не должно оставаться пустых ячеек.

Таблица 3.1.1.6 — Ведомость объемов работ

3.1.2 Описание технологии производства

При монтаже фундаментных балок запрещается выполнять работы, связанные с нахождением людей на участке, над которым производится перемещение и установка сборных конструкций.

Не допускается нахождение людей под монтируемыми элементами конструкций до установки их в проектное положение.

Элементы монтируемых конструкций во время перемещения должны удерживаться от раскачивания и вращения гибкими оттяжками.

Строповку конструкций необходимо производить средствами, удовлетворяющими требованиям СНиП 12−03−2001 и обеспечивающими возможность дистанционной расстроповки с рабочего горизонта в случаях, когда высота до замка грузозахватного средства превышает 2 м.

До начала выполнения монтажных работ необходимо установить порядок обмена сигналами между лицом, руководящим монтажом, и машинистом. Все сигналы подаются только одним лицом, кроме сигнала «Стоп», который может быть подан любым работником, заметившим явную опасность.

Строповку монтируемых элементов следует производить в местах, указанных в рабочих чертежах, и обеспечить их подъем и подачу к месту установки в положении, близком к проектному. Запрещается подъем элементов строительных конструкций, не имеющих монтажных петель, отверстий или маркировки и меток, обеспечивающих их правильную строповку и монтаж.

Очистку подлежащих монтажу элементов строительных конструкций от грязи и наледи необходимо производить до их подъема.

Монтируемые элементы следует поднимать плавно, без рывков, раскачивания и вращения.

Поднимать конструкции следует в два приема: сначала на высоту 20−30см, затем, после проверки надежности строповки производить дальнейший подъем.

При перемещении конструкций расстояние между ними и выступающими частями других конструкций должно быть по горизонтали не менее 1 м, по вертикали — не менее 0,5 м.

Во время перерывов в работе не допускается оставлять поднятые элементы конструкций на весу.

Установленные в проектное положение элементы конструкций должны быть закреплены так, чтобы обеспечивалась их устойчивость и геометрическая неизменяемость.

Расстроповку элементов конструкций, установленных в проектное положение, следует производить после постоянного или временного их закрепления согласно проекту. Перемещать установленные элементы конструкций после их расстроповки, за исключением случаев использования монтажной оснастки, предусмотренных ППР, не допускается.

До окончания выверки и надежного закрепления установленных элементов не допускается опирание на них вышерасположенных конструкций, если это не предусмотрено ППР.

Запрещается выполнять монтажные работы при гололеде, грозе или тумане, исключающем видимость в пределах фронта работ.

В состав работ по монтажу фундаментных балок входят:

· разбивка места установки фундаментов на подготовленном основании;

· разметка осей фундаментных балок;

· строповка и подача фундаментных балок к месту установки;

· установка фундаментных балок в проектное положение и их расстроповка;

· проверка положения балок в плане.

Фундаментные балки монтируют согласно разбивочным осям, закрепленным на обносках у верхней бровки котлована или в котловане вдоль его нижней бровки.

Требуемая точность установки фундаментных балок в проектное положение должна обеспечиваться детальными разбивочными работами и постоянным геодезическим (инструментальным) контролем точности выполнения монтажных операций, которые входят в технологический процесс монтажа фундаментных балок.

Для разбивки мест установки фундаментных балок, монтируемых по периметру здания (сооружения), от основных осей путем отмера проектных расстояний разбивают установочные оси, параллельные основным. Положение осей фиксируется рисками и окрашивается краской на гранях бетонных столбиков, служащих основанием для фундаментных балок. Осями для фундаментных балок, монтируемых между колоннами, служат оси для установки колонн.

Перед монтажом на торцевые стороны фундаментных балок наносят и окрашивают масляной краской установочные риски, фиксирующие середину сторон.

3.1.3 Выбор захватных приспособлений

Таблица 3.1.3.7 — Ведомость захватных приспособлений

3.1.4 Выбор машин и механизмов

Выбор бульдозера

Исходные данные:

Размер здания: 48×60м;

h_кот=2 м;

Грунт-суглинок;

V_кот=6859,93 м³.

а) определяем площадь предварительной планировки участка:

F_п= (а+20) (b+20), (34)

где F_п — предварительная планировка участка, м²;

а — длина здания-60м;

b — ширина здания-48м;

F_п= (а+20) (b+20) = (60м+20) (48м+20) =5440 м²

б) определяем, сколько проходок сделает бульдозер:

n= а/ b_отв, (35)

где n — количество проходок,

а — ширина участка — 68 м;

b_от — ширина отвала — 2,5 м;

n=68м/2,5м= 27 проходок

Выбираем бульдозер ДЗ-35 шириной отвала 2560 мм, скорость 7,4…16,18 км/ч, мощность двигателя 56кВт. Он сделает 27 проходок.

Выбор экскаватора

Для выбора ковша экскаватора используем таблицу из справочника, где выбираем рекомендуемый объем ковша (q) в зависимости от группы грунта, в нашем случае II гр., в зависимости от глубины котлована, в нашем случае — 2 м и в зависимости от объема котлована, в нашем случае — 6859,9 м³, соответственно рекомендуемый объем ковша 0,8 м³.

На основании выбранной емкости выбираем два экскаватора марок ЭО-4322 (1 м³) и ЭО-5111Б (1 м³) сравниваем их характеристики и выбираем подходящий.

а) Определяем техническую производительность экскаваторов:

1) экскаватор ЭО-4322:

П_т=q n_т к_{р (}36)

где П_т — техническая производительность, м³/ч;

q-геометрическая вместимость ковша — 1 м³;

n_т — наибольшие возможное число циклов в минуту при данных условиях работы, с.

К_{р -} коэффициент влияния грунта, равный к_н/к_р=1,08/1,2=0,9

к_н — коэффициент наполнения;

к_р — коэффициент разрыхления.

П_т=q n_т к_р = 1 м³ х 3×0.9=2,7×60=162м³/ч (37)

2) экскаватор ЭО-5111Б:

П_т=q n_т к_{р (}38)

где П_т — техническая производительность, м³/ч;

q-геометрическая вместимость ковша — 1 м³;

n_т — наибольшие возможное число циклов в минуту при данных условиях работы, с.