Кафедра: « железобетонных конструкций»

Строительства

Архитектурно строительный факультет

Кафедра: «железобетонных конструкций»

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

К КУРСОВОМУ ПРОЕКТУ №2

По курсу: «Ж елезобетонные конструкции».

Тема: «Расчёт и конструирование сборных и монолитных железобетонных конструкций каркаса одноэтажного производственного здания».

                                                                         Выполнил:

                                                                         студент группы ПГС-401

                                                                         Жигна М.В.

                                                                         Консультировал:

                                                                         доц. Жигна В.В.

 

 

 

 

Симферополь 2007г

 Содержание.

1.Исходные данные                                                                                          2

2.Конструктивное решение здания                                                                 3

3.Статический расчет рамы                                                                                    3

3.1.Компановка рамы                                                                                           3

3.2.Сбор нагрузок на раму                                                                                   8

 4.Расчет и конструирование колонны по оси Б                                                 19

 4.1.Конструирование колонны                                                                          22

5.Проектирование фундамента под колонну по оси Б                                       24

5.1.Сведения о материалах                                                                                24

5.2.Определение усилий                                                                                    24  

5.3.Расчет арматуры фундамента                                                                      29

5.4.Расчет подколонника                                                                                    30

5.5.Конструирование фундамента                                                                     31

6.Расчет и конструирование сборной предварительно напряжённой

арки пролётом 36 м.                                                                                        32

6.1. Сведения о конструкциях                                                                     32

6.2. Расчётный пролёт и нагрузки.                                                             32

 6.3. Геометрические характеристики и усилия в сечениях арки.              32

6.4. Расчёт прочности затяжки.                                                                   39

6.5. Определение потерь предварительного напряжения арматуры затяжки. 39

6.6. Расчёт трещиностойкости затяжки                                                       41

6.7. Проверка прочности затяжки при обжатии бетона.                           41

6.8. Расчёт прочности нормальных сечений верхнего пояса арки.           41

6.9. Расчёт прочности наклонных сечений арки.                                       47

6.10. Расчёт прочности и трещиностойкости подвески.                             48

6.11. Конструирование арки                                                                       49

7.Список использованной литературы                                                                   50

 

 

Исходные данные.

1. Количество кранов и их грузоподъемность Q=2х150 кН (средний режим);

2. Пролёт здания В=36м

3. Количество пролётов - 1

4. Длина здания L=108м

5. Высота от пола помещения до головки подкранового рельса H _гол.р =12 м;

6. Место возведения сооружения - Севастополь:  

7. Нормативное сопротивление грунта основания Rⁿ _гр =0,26 МПа = 260 кН/м²;

8. Материал стен – кирпич

 

 

Ветровая нагрузка W ₀ =46кгс/м²=0,46 кПа = 0,46 кН/м²;

При гололеде W_B =25кгс/м²=0,25 кПа = 0,25 кН/м²

Снеговая нагрузка S₀ =77кгс/м²= 0,77 кПа =0,77 кН/м².

Таблица 1.1.

Характеристики крана

Грузоподъемность	Пролёт LK	Габаритные размеры				Давление колеса на крановый рельс		Масса
Главного крюка		К	ВК	В1	НК			тележки	крана
						Рmax	Рmin
кН	м	мм				кН		т
150	34,5	5000	6300	260	2400	250	58	8,5	46,5

 

Высота рельса

 

 

Рисунок 1.1. Схема мостового крана.

 

 

Конструктивное решение здания.

При пролете здания 36м и грузоподъемности крана 15т оптимальное решение компоновки здания - с шагом колонн 12м. Колонны сквозные двухветвевые, с привязкой 250мм. Здания разделено поперечным температурным швом на два блока 60 и 48м. Колонны жестко защемлены в фундаментах стаканного типа. Ригель здания- 36м сборная арка. Арка являетсяэкономичным решением сборных большепролетных покрытий. Применим двух шарнирную арку с предварительно напряженными затяжками. По арке укладываем ребристые плиты покрытия 3х12м.

 

 

Статический расчет рамы.

3.1 Компоновка рамы.

Для выполнения статический расчета конструкций здания или сооружения используем компьютерный расчет с помощью программного комплекса “Лира”.

“Лира”- это многофункциональный программный комплекс для автоматизированного проектирования и конструирования, численного исследования прочности и устойчивости конструкций.

Выполняем компоновку конструктивной схемы здания

Размеры поперечных сечений двухветвевых колонн рекомендуется назначать исходя из размеров типовых конструкций.

Размеры колонн приведены на рисунке 3.1.1.

Привязка крайних колонн к продольным разбивочным осям принимается равной 250 мм.

Расчётная схема и конструктивная схема поперечной рамы изображена на рис. 3.1.2. и 3.1.3.

В качестве расчетной схемы следует принимать пространственную раму, состоящую из плоских рам, объединенных покрытием в пространственный блок.

Нагрузки от веса покрытия, снега, ветра принимают действующим ко всем поперечным рамам, а нагрузки от вертикального и горизонтального действия крана прикладывают ко второй от торца блока поперечной раме.

 Моделируем в ПК “Лира”  расчетную схему здания, сначала как плоскую регулярную раму (рис.3.1.4.), а затем задаем жесткость элементам и путем копирования получаем пространственную модель (рис.3.1.5.).

Выполняем сбор нагрузок и прикладываем их к раме.

 

Рис.3.1.5.Пространственный каркас здания.

Сбор нагрузок на раму.

 

 

Таблица 3.2.1

Сбор нагрузок на покрытие на 1 м²

Вид нагрузки	Нормативная нагрузка, при		Расчётная нагрузка, при
ПОСТОЯННАЯ: - слой гравия, втопленного в дёгтевую мастику - три слоя рулонного ковра на дёгтевой мастике - цементно-песчаная стяжка – 30 мм (); - утеплитель (минераловатная плита) – 100 мм ();   - панель покрытия с бетоном замоноличивания   ВСЕГО: Принята к расчету:	0,18   0,09     0,6     0,1 0,05 2,2   qn=3,17	1,3   1,3     1,3     1,3 1,3   1,1	0,234   0,117     0,78     0,13 0,065 2,42   q=3,681 3,7
ВРЕМЕННАЯ: - снеговая (с=1), для I снегового района	sn=0,77	1,4	1,078

 

Постоянные нагрузки

Масса сборной предварительно напряженной арки .

Масса балки покрытия

Расчетная нагрузка на колонну от покрытия:

Расчетная нагрузка от веса подкрановой балки 114,7 кН и подкранового пути 1,5 кН/м на колонну.

Нагрузка от веса керамзитобетонных панелей (; )

 

Снеговая нагрузка для г.Севастополь (I снеговой район)

 

Крановые нагрузки.

 

Расчетное максимальное давление на колонну от двух сближенных кранов определяют по линии влияния давления на колонну (Рис.3.1.) и коэффициентом надежности по нагрузке , по нагрузке .

 

 

Рис 3.2.1. Установка крановой нагрузки в невыгодное положении

е и линия влияния давления на колонну.

 

 

Нормативная горизонтальная нагрузка на одно колесо

,

где - масса крана,

 - масса подкрановой тележки.

Расчетная тормозная горизонтальная нагрузка на колонну от двух сближенных кранов

Горизонтальная сила от поперечного торможения крана  приложена к колонне на уровне верха подкрановой балки на отметке 13,1м.

 

 

Ветровая нагрузка.

Скоростной напор ветра на высоте 10м над поверхностью земли для III района

г.Севастополь

Аэродинамический коэффициент с наветренной стороны с=0,8,

 с заветренной с=-0,6.

Коэффициент надежности по нагрузке .

Ветровую нагрузку в пределах высоты колонны до отметки 10м принимаем равномерно распределенной, а от отметки 10м принимаем с учетом изменения напора по высоте при среднем значении коэффициента увеличения скоростного напора ветра согласно табл. 3.2.

 

                                             табл. 3.2.2.

Высота здания, м	Коэфф. увелич. cкоростного напора
10	1.0
20	1.25
40	1.5

 

Нагрузка от ветра с подветренной стороны:

Отметка 10,0м ;

Отметка 10,7м ;

Отметка 12,5м ;

Отметка 16,2м ;

Отметка 21,2м ;

 

Нагрузка от ветра с заветренной стороны:

Отметка 10,0м ;

Отметка 16,2 м ;

Отметка 21,2м ;

 

Нагрузка от ветра с подветренной стороны:

Отметка 10,0м ;

Отметка 16,2 м ;

Отметка 21,2м ;

 

Нагрузка от ветра с заветренной стороны:

Отметка 10,0м ;

Отметка 10,7м ;

Отметка 12,5м ;

Отметка 16,2м ;

Отметка 21,2м ;

Выполняем расчет от различных загружений каркаса. Составляем таблицу сочетаний усилий в соответствии с ДБН “Нагрузки и воздействия” 1.2-2-06 и нормами на проектирование ж.б. конструкций.

Получив всю информацию о напряженно-деформированной состоянии всех элементов расчетной схемы, переходим к конструированию колонны

 

Рис.3.2.8.Расчетная схема колонны.

 

Сведения о материалах

 

Условное расчетное сопротивление грунта R₀=0,22 МПа. Глубина заложения фундаментов по условиям промерзания грунтов Н₁=1,65 м.

Определение глубины заложения фундамента в зависимости от глубины промерзания грунта основания:

,

где: - коэффициент, принимаемый для Крыма равным 0,7;

- коэффициент учета теплового режима здания (для неотапливаемого промышленного здания);

.

 

 Бетон тяжелый класса В12,5, R_b=7,5МПа, R_bt=0,66 МПа, g_b2=1,1; арматура из горячекатаной стали класса A-II, R_S=280 МПа. Вес единицы объёма материала фундамента и грунта на его обрезах

 

Определение усилий.

Для определения значений усилий действующих на верхний срез фундамента в расчетной схеме (пк “Лира”) заменим подкрановую часть колонны рассчитываемого фундамента стержнем типа “КЭ-10”, численно описывающий геометрическую характеристику и жесткость сквозного сечения.

- жесткость элемента на осевое сжатие.

 - жесткость элемента на изгиб в плоскости   y

- жесткость элемента на изгиб в плоскости z

- первая координата ядра сечения

- вторая координата ядра сечения

 - первая координата ядра сечения

- вторая координата ядра сечения

q – погонный вес (для автоматического определения собственного веса)

Расчёт выполняем на наиболее опасную комбинацию расчётных усилий

 

Расчётные значения усилий	Нормативные значения усилий
M = 1487,0 кН×м	Mn = 1293,1 кН×м
N = 2507,9 кН	Nn = 2180,8 кН
Q = 103,7 кН	Qn = 90,2 кН

 

 

Нормативное значение усилий определено делением расчётных усилий на усреднённый коэффициент надёжности по нагрузке .

 

Расчёт прочности затяжки.

Арматуру затяжки подбираем как для центрально растянутого элемента по условиям прочности.

Из условия прочности определяем необходимое сечение арматуры:

мм²

Число канатов при Ø6мм

Принимаем 96 проволок:

 

 

Рис.6.4.1.Армирование затяжки.

 

6.5. Определение потерь предварительного напряжения арматуры затяжки.

По условиям эксплуатации арки в закрытом помещении затяжка относится к 3-й категории трещиностойкости. В то же время предельно допустимая ширина раскрытия трещин, обеспечивающая сохранность арматуры Ø 6, весьма мала (). Поэтому предварительное напряжение арматуры механическим способом можно назначить максимальным:

  МПа.

Первые потери напряжения  (до обжатия бетона)

От релаксации напряжений при механическом способе натяжения:

МПа

Потери температурного перепада отсутствуют, т.к. по мере увеличения постоянной нагрузки на арку арматура затяжки подтягивается .

Потери от деформации анкеров при инвентарных зажимах:

МПа

где м – длина арматурного стержня, расстояние между упорами стенда.

Поскольку напрягаемая арматура не отгибается, потери от трения арматуры об огибающие приспособления отсутствуют, т.е.  

От деформации стальной формы при отсутствии данных о её конструкции

  МПа.

Потери от быстропротекающей ползучести бетона:

Учитывая симметричное армирование, считаем .

Напряжение в бетоне при обжатии:    МПа

Т.к. отношение , то для бетонов естественного твердения:

МПа

Первые потери составят:

МПа

Вторые потери напряжения

От усадки тяжелого бетоны класса В30 естественного твердения:    МПа

От ползучести бетона:

МПа

Т.к. отношение , то для бетонов

естественного твердения: МПа

 

Вторые потери составят:   МПа

Суммарные потери:   МПа

Напряжение с учётом всех потерь:

МПа

Усилие обжатия с учётом всех потерь:

 

Конструирование.

6.11.1. Армирование сечений.

 

6.11.2. Армирование узлов.

 

 

Список литературы.

1.ДБН В.1.2-02-2006.СНБС. Нагрузки и воздействия. К.: МинУкр, 2006;

2.СНиП 2.03.01-84. Бетонные и железобетонные конструкции. М.: ЦИТП, 1989;

3.Пособие по проектированию бетонных и железобетонных конструкций из лёгких и тяжёлых бетонов без предварительного напряжения арматуры (к СНиП 2.03.01-84). М.: ЦНИИпромзданий Госстроя СССР, 1984;

4.СНиП II-21-75. Бетонные и железобетонные конструкции. – М.: Стройиздат, 1976;

5.Байков В.Н.., Сигалов Э.Е. «Железобетонные конструкции: общий курс». Учебник для вузов. – 4-е изд., перераб. – М.: Стройиздат, 1985. – 728 с., ил

6.Железобетонные конструкции: Курсовое и дипломное проектирование / Под ред. А.Я. Барашикова. – К.: Вища шк. Головное изд-во, 1987. – 416 с.

 

Строительства

Архитектурно строительный факультет

Кафедра: «железобетонных конструкций»

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

К КУРСОВОМУ ПРОЕКТУ №2