Кафедра «Строительные конструкции»

Кафедра «Строительные конструкции»

 

Проект защищен

с оценкой:______________

Руководитель:

Балушкин А.Л___________

“____” _____________ 2012г

 

ОДНОЭТАЖНОЕ ПРОМЫШЛЕННОЕ ЗДАНИЕ С КРАНОВЫМИ НАГРУЗКАМИ Пояснительная записка к курсовому проекту по дисциплине «Железобетонные конструкции»

 

ЯГТУ 270102.65-007 КП

 

Работу выполнил:

студент группы ПГС-41

Коваленкова Я.Ю. ________

“___” ______________2012г

 

 

Задание на проектирование

 

СОДЕРЖАНИЕ   1. Компоновка конструктивной схемы здания………………………………… 1.1 Выбор конструкций……………………………………………………….. 1.2 Компоновка поперечной рамы…………………………………………… 1.3 Определение нагрузок, действующих на раму………………………….. 1.4 Сочетания нагрузок и соответствующие усилия в ветвях колонны…… 2. Расчет и конструирование крайней колонны…………………….…………. 2.1 Надкрановая часть…………………………………………………………. 2.2 Подкрановая часть………………………………………………………..... 2.3 Расчет промежуточной распорки…………………………………………. 2.4 Проверка прочности колонны при ее транспортировке………………… 2.5 Проверка прочности колонны при монтаже……………………………... 3. Расчет фундамента под крайнюю колонну………………………………… 3.1 Определение геометрических размеров фундамента…………………… 3.2 Определение краевого давления на основание………………………….. 3.3.Определение конфигурации фундамента и проверка нижней ступени... 3.4 Расчет арматуры подошвы фундамента……..…………………………… 3.5 Расчет подколонника и его стаканной части…………………………….. 4. Расчет предварительно напряженной конструкции – малоуклонной плиты 4.1 Определение нагрузок на плиту…………………………………………. 4.2 Расчет полки плиты………………………………………………………. 4.3 Расчет поперечных ребер ………………………………………………... 4.4 Расчет продольных ребер ………………………..………………………. 4.5 Расчет прочности наклонных сечений…………………………………... 4.5 Определение геометрических характеристик поперечного сечения….. 4.6 Предварительное напряжение арматуры и его потери…………………. 4.7 Расчет плиты по образованию трещин…………………………….…….. 4.8 Определение прогиба плиты ……………………………………………... Список использованных источников……………………………………………..
				ЯГТУ 270102.65-007 КП
	Фамилия	Подпись	Дата
Зав. Каф.	Балушкин А.Л.			Железобетонные конструкции	Стадия	Лист	Листов
Н.Контр.	Балушкин А.Л.			КП
Руковод.	Балушкин А.Л.			ЯГТУ гр. ПГС-41
Консульт.	Балушкин А.Л.
Студент	Коваленкова Я.Ю.

КОМПОНОВКА КОНСТРУКТИВНОЙ СХЕМЫ ЗДАНИЯ

Выбор конструкций.

 

 

Рисунок 1- Поперечный разрез здания

 

 

 

Рисунок 2- Фасад здания, продольный разрез здания.

 

Ведомость выбранных элементов каркаса

- ж/б колонны

 

 

Рисунок 3 – Схема ж/б колонн

 

Таблица 1 – Вес ж/б колонн

Марка	Вес, т
КД II - 37
КД II - 39	11,7

 

Зав. Каф.	Балушкин А.Л.				Стадия	Лист	Листов
Н.Контр.	Балушкин А.Л.			КП
Руковод.	Балушкин А.Л.			ЯГТУ гр. ПГС-41
Консульт.	Балушкин А.Л.
Студент	Коваленкова Я.Ю.

-ж/б фундаментные балки

 

 

Рисунок 3 – Схема ж/б фундаментной балки

Таблица 2 – Вес ж/б фундаментных балок Марка Вес, т ФБ 6 – 2; ФБ 6 - 4 1,3;1,2 ФБ Н – 1; ФБ Н -1к 2,9;2,8   - ж/б подкрановые балки   Рисунок 4 – Схема ж/б подкрановой балки     Таблица 3 – Вес ж/б подкрановых балок Марка Вес, т БК 6 - 4 10,3

 

- панельные навесные стены Рисунок 5 – Схема легкобетонной стеновой панели   Таблица 4– Вес легкобетонной стеновой панели Марка Вес, т ПСЛ 20 6х1200 1,6 ПСЛ 20 6х1800 2,5   - панели оконные   Таблица 5– Вес стальных оконных панелей Марка Вес, т Панель О-120 (ГОСТ 21096-75) 0,29 Панель О-180 (ГОСТ 21096-75) 0,43     Рисунок 6- Малоуклонная плита покрытия. Масса плиты- 15,1 т.

Рисунок 7- Балка стропильная Масса балки- 4,7 т.   - ж/б колонны фахверка     Рисунок 8 – Схема железобетонных колонн фахверка   Таблица 6– Вес ж/б колонн фахверка Марка Вес, т 3КФ 127 (Серия 1.427.1-3) 5,1 8КФ 136 (Серия 1.427.1-3) 6,2

Компоновка поперечной рамы.

1. Компоновка конструктивной схемы здания

 

1.1. Назначение привязок

 

Начальные данные:

1) Шаг колонн – 12м

2) Высота от уровня чистого пола до низа конструкций покрытия – 10,8м

3) Подъемные краны среднего режима работы с грузоподъемностью 15 тс

 

В целях сохранения однотипности элементов покрытия колонны крайнего ряда располагаем так, чтобы разбивочная ось ряда проходила на расстоянии 250мм от наружной грани колонны.

Так как в здании планируется установка крана с г/п 15тс (< 50тс), то расстояние от разбивочной оси ряда до оси подкрановой балки принимаем 750мм.

 

 

1.4. Определение нагрузок действующих на раму.

1) Постоянные нагрузки

- собственный вес 1м2 покрытия

Таблица 7- Сбор нагрузок.

Наименование элементов конструкций	Нормативная нагрузка gn, кН/м2	Коэффициент надежности по нагрузке gf	Расчетная нагрузка g, кН/м2
Ж/б плита покрытия (малоуклонная) 3х18	2,78	1,1	3,058
Пароизоляция	0,05	1,3	0,065
Утеплитель из пенобетона	0,6	1,2	0,72
Цем. стяжка	0,44	1,3	0,572
Рулонный ковер	0,15	1,3	0,195
Итого:	4,04		4,61

 

- расчетная нагрузка, передаваемая ригелем рамы на крайнюю колонну.

- расчетная нагрузка на среднюю колонну

- расчетная нагрузка от собственной массы подкрановой балки и массы подкранового пути.

- расчетная нагрузка от собственной массы колонн: крайняя колонна

надкрановая часть:

подкрановая часть:

средняя колонна:

надкрановая часть:

подкрановая часть:

- Расчетная нагрузка от собственного веса подкрановых балок и веса подкрановых путей

 

 

 

где

Gбn – собственный вес подкрановой балки

g – вес 1м подкранового пути;

 

- расчетная нагрузка от веса стеновых панелей и остекления, передаваемая на колонну:

В сечении 1-1:

 

1) Выше отметки 10,2м:

 

2) Выше отметки 6,6 м:

 

2) Временные нагрузки:

 

- снеговая:

Расчетная снеговая на 1 м2 площади покрытия:

,

где S0 – нормативное значение веса снегового покрова на 1 м2 для снегового района,

m - коэффициент перехода от веса снегового покрова земли к снеговой нагрузке на покрытии.

Расчетная снеговая нагрузка:

на крайнюю колонну

на среднюю колонну

-нормативное значение снеговой нагрузки

- длительно действующая снеговая нагрузка

 

- вертикальная нагрузка от кранов:

для заданного мостового крана грузоподъемностью 15 т получаем пролет крана:

Pnmax =175 кН- нормативное давление колеса на подкрановый рельс.

Вес тележки Gm = 70кН;

Вес крана с тележкой Gкp = 265Н;

Ширина крана В2= 6,3 м; база крана К = 4,4 м.

 

 

Минимальное расстояние между колесами двух сближенных кранов lmin = B2 –К = 6,3-4,4 = 1,9м, группа режима работы крана 4к-6к.

Рисунок 9- Линия влияния опорной реакции подкрановой балки.

Расчетное минимальное давление одного колеса крана:

,

где n – число колес на одной стороне крана.

- Наибольшие вертикальные давления крана на колонну при наиболее невыгодном размещении кранов:

 

- Нормативное тормозное усилие при гибком подвесе крюка крана:

тормозная нагрузка на 1 колесо крана

- горизонтальная ветровая нагрузка

Рисунок 10- Схема к определению расчетной ветровой нагрузки на раму.

 

Нормативное составляющее среднее значение ветровой нагрузки на высоте z над поверхностью земли определяется по формуле:

Wm= W0 k c , где

W0 – нормативное значение скоростного напора ветра, принимается в зависимости от ветрового района

 

Для IV района W0 = 0,48 кН/м2

с – аэродинамический коэффициент;

с = + 0,8 – с наветренной стороны;

с = - 0,6 – с подветренной стороны.

к – коэффициент учитывающий изменение ветрового давления по высоте в зависимости от типа местности. Для типа местности А принимаем на высоте

до 5 м - k = 0,75,

от 5 до 10 м – k = 1,0,

от 10 до 20 м – k = 1,25

Среднее значение увеличения нагрузок на участке от 5 до 10 м

Определяем значение k на отметке 10,8 и 13,2 м линейной интерполяцией

среднее значение увеличения от 10 до 10,8м

на участке от 10,8 до 13,2 м

 

Равномерно распределенная расчетная нагрузка на каждую из колонн крайнего ряда:

,

где 1,4 - коэффициент надежности, учитывающий изменчивость ветровой нагрузки.

до 5 м

от 5 до 10 м

от 10 до 10,8 м

Ступенчатую по высоте колонны нагрузку заменяем эквивалентной:

Сосредоточенная ветровая нагрузка, действующая на стену выше верха колонны:

W′=

С заветренной стороны:

равномерно распределенная нагрузка в пределах высоты колонны:

 

W″=W

W=W′+W″=4,2+12,21 = 16,41кН

 

 

 

Рисунок 11- Схема нагрузок на поперечную раму здания.

 

Сочетания нагрузок

Таблица8-Сочетания нагрузок для средней колонны.

№ п/п	Вид нагрузки	Усилия в сечениях колонны по оси Б-Б
1-1	2-2	3-3	4-4
M	N	M	N	M	N	M	N	Q
	Постояная		669,01		703.660		969.860		1063.940
	Снеговая		259.200		259.200		259.200		259.200
	Dmax			20.209		-53.741	98.600	-21.263	98.600	4.812
	Dmin			108.824		-289.396	530.960	-114.501	530.960	25.910
	Т на колонне по оси А
	Т на колонне по оси В			13.922		13.922		57.079		10.519
	Ветер слева			68.372		68.372		178.254		16.279
	Ветер справа			-68.372		-68.372		-178.254		-16.279
Основные сочетания I группы	+Mmax,N,Q	-	1+4+6	1+7	1+7
122,75	703,66	68,372	969,86	178,254	1063,94	16,279
-Mmax,N,Q	-	1+8	1+4+6	1+4+6
-68,372	703,66	-303,32	1500,82	-171,58	1594,9	36,43
Nmax,M,Q	1+2	1+2	1+4+6	1+4+6
	928,21		962,86	-303,32	1500,82	-171,58	1594,9	36,43
Qnax,M,N	-	-	-	1+4+6
-171,58	1594,9	36,43
Основные сочетания II группы	+Mmax,N,Q	-	1+(2+4+6+7)0,9	1+(2+4+6+8)0,9	1+(2+4+6+7)0,9
172,006	936,94	334,521	1681,004	314,85	1775,084	47,34
-Mmax,N,Q	-	1+(8)0,9	1+(2+4+6+8)0,9	1+(2+4+6+8)0,9
-61,53	703,66	-334,521	1681,004	-314,85	1775,084	47,34
Nmax,M,Q	1+(2)0,9	1+2*0,9	1+(2+(4+6)2*0,7/0,85+8)0,9	1+(2+(4+6)2*0,7/0,85+8)0,9
	902,3		936,94	-82,17	1990,21	-245,04	2084,29	68,65
Qnax,M,N	-	-		1+(2+(4+6)2*0,7/0,85+7)0,9
		-245,04	2084,29	68,65
			1+(2+(4+6+3+5)*0,7/0,85+8)0,9	1+(2+(4+6+3+5)*0,7/0,85+8)0,9
-246,52	1385,44	-271,84	1470,11	38,08

Таблица9-Сочетания нагрузок для крайней колонны.

№ п/п	Вид нагрузки	Усилия в сечениях колонны по оси Б-Б
1-1	2-2	3-3	4-4
M	N	M	N	M	N	M	N	Q
	Постояная	33,09	544,0	57,6	608,0	-106,6	741,1	-67,2	816,2	5,8
	Снеговая	19,4	194,4	25,8	194,4	-42,3	194,4	-32,05	194,4	1,51
	Dmax			-52,6		133,3	530,96	48,8	530,96	-12,52
	Dmin			-9,76		24,75	98,6	9,06	98,6	-2,32
	Т на колонне по оси А			19,55		19,56		42,41		9,18
	Т на колонне по оси В
	Ветер слева			3,004		3,004		214,79		50,28
	Ветер справа			-15,61		-15,61		-195,92		-40,89
Основные сочетания I группы	+Mmax,N,Q	1+2   52,49 738,4	1+2	1+3+5	1+3+5
83,4	802,4	46,26	1272,06	24,01	1347,2	-15,9
-Mmax,N,Q	-	1+3+5	1+2	1+8
-14,55	608,0	-148,9	935,5	-263,12	816,2	-35,09
Nmax,M,Q	1+2	1+2	1+3+5	1+3+5
52,49	738,4	179,790	1302,33	46,26	1272,06	24,01	1347,2	-15,9
Qmax,M,N	-	-	-	1+7
147,6	816,2	56,08
Основные сочетания I I группы	+Mmax,N,Q	1+(2)0,9   50,6 718,96	1+(2+7)0,9	1+(3+5+7)0,9	1+(3+5+7)*0,9
83,52	782,96	33,68	1218,96	208,2	1294,06	48,05
-Mmax,N,Q	-	1+(3+5+8)0,9	1+(2+8)0,9	1+(2+8)0,9
-21,4	608,0	-158,72	916,06	-272,37	991,2	-205,56
Nmax,M,Q	1+(2)0,9	1+(2)0,9	1+(2+3+5)0,9	1+(2+3+5)0,9
50,6	718,96	80,82	782,96	42,25	1393,92	-226,62	1469,02	-49,17
Qmax,M,N	-	-	-	1+(3+5+8)0,9
		-237,8	1294,06	-50,53

Эпюры моментов

Рисунок 12- Эпюра моментов от постоянной нагрузки.

 

Рисунок 13- Эпюра моментов от снеговой нагрузки.

 

Рисунок 14- Эпюра моментов от крановой нагрузки.

 

Рисунок 15- Эпюра моментов от крановой нагрузки.

Рисунок 16- Эпюра моментов от тормозной нагрузки.

 

Рисунок 17- Эпюра моментов от тормозной нагрузки.

 

Рисунок 18- Эпюра моментов от ветровой нагрузки слева.

 

Рисунок 19- Эпюра моментов от ветровой нагрузки справа.

Расчет надкрановой части.

Рисунок 19- Сечение колонны.

 

 

К расчету принимаем сечение 2-2 надкрановой части, b=500мм, h=600мм,

h0=h-а=600-50=550мм.

1) По таблице 2 к расчету принимаем следующие значения:

Mmax = 172,0кН*м,

N = 936,94кН. (комбинация 1+2)

От постоянной нагрузки

От вертикальных нагрузок: Мv= 97,94 кН∙м; Nv= 0 кН;

От горизонтальных нагрузок: Мh= 74,06 кН∙м; Nh= 0,00 кН;

М = Мv+ Мh =172,0 кН∙м; N = Nv + Nh = 936,94 кН;

, значение М не корректируем.

Т.к. в комбинацию нагрузок входит снеговая нагрузка, расчетное сопротивление бетона следует вводить с коэф.

Расчетные длины:

=2*4,2=8,4м

,необходимо учесть влияние прогиба элемента на его прочность.

M1 =M +N *()/2

M1l =M1 +N1 *()/2

M1 — момент относительно растянутой или наименее сжатой грани сечения от действия постоянных, длительных и кратковременных нагрузок;

M1l — то же, от действия постоянных и длительных нагрузок;

 

M1 =

M1l =

jl — коэффициент, учитывающий влияние длительного действия нагрузки на прогиб элемента в предельном состоянии, равный:

но не более 1 + b,

de — коэффициент, принимаемый равным e0/h, но не менее

 

 

 

принимаем предварительный коэффициент армирования , тогда

Условная критическая сила:

,

Для определения коэффициента :

=0,9∙4,2=3,78 м;

Для определения коэффициента :

=2∙4,2=8,4м;

 

Так как > , то размеры сечения не корректируем.

 

Определим :

 

 

 

Расчетный момент с учетом прогиба равен:

Определяем необходимую площадь сечения арматуры:

Вычисляем значение:

 

 

(так как в комбинации присутствуют ветровая или крановая нагрузки, то

γb1 = 1)

 

Так как

то значение AS = A’S определяем по формуле:

Принимаем армирование конструктивно: Аs: 4 Ø20 с Аs=1256 мм2

А’s:2 Ø16 с Аs=402 мм2

Аs+ А’s = 1658 мм2

Поперечная арматура Ø8 А240 с шагом S = 300мм < 20∙d=320мм (для сварных каркасов); S = 300мм < 500мм.

 

Расчет сечения колоны из плоскости нужен, т.к:

<

Расчет надкрановой части колонны в плоскости перпендикулярной к плоскости изгиба:

 

, значение М не корректируем.

Т.к. в комбинацию нагрузок входит снеговая нагрузка, расчетное сопротивление бетона следует вводить с коэф.

Расчетные длины:

=2*4,2=8,4м

 

M1 =M +N *()/2

M1l =M1 +N1 *()/2

 

 

M1 — момент относительно растянутой или наименее сжатой грани сечения от действия постоянных, длительных и кратковременных нагрузок;

M1l — то же, от действия постоянных и длительных нагрузок;

M1 =

M1l =

jl — коэффициент, учитывающий влияние длительного действия нагрузки на прогиб элемента в предельном состоянии, равный:

но не более 1 + b,

de - коэффициент, принимаемый равным e0/h, но не менее

 

принимаем предварительный коэффициент армирования , тогда

Условная критическая сила:

 

,

Для определения коэффициента :

=0,9∙4,2=3,78 м;

Для определения коэффициента :

=2∙4,2=8,4м;

 

Так как > , то размеры сечения не корректируем.

 

 

Определим :

 

 

 

Расчетный момент с учетом прогиба равен:

Определяем необходимую площадь сечения арматуры:

Вычисляем значение:

(так как в комбинации присутствуют ветровая или крановая нагрузки, то

γb1 = 1)

 

Так как

то значение AS = A’S определяем по формуле:

Дополнительную арматуру устанавливать не нужно.

2) По таблице 2 к расчету принимаем следующие значения:

M = 0 кН*м,

Nmax = 962.86 (комбинация 1+3+5)

От постоянной нагрузки

От вертикальных нагрузок: Мv= 0 кН∙м; Nv= 962,86;

От горизонтальных нагрузок: Мh= 0 кН∙м; Nh= 0,0 кН;

Определяем жесткость D, учитывая все нагрузки, т.е.

М = Мv+ Мh = 0 кН∙м; N = Nv + Nh = 962,86 кН;

 

, значение М не корректируем.

=2*4,2=8,4м

 

Т.к. в комбинацию нагрузок входит крановая нагрузка, расчетное сопротивление бетона следует вводить с коэф.

Расчетные длины:

 

,необходимо учесть влияние прогиба элемента на его прочность.

= + *()/2

= + *()/2

— момент относительно растянутой или наименее сжатой грани сечения от действия постоянных, длительных и кратковременных нагрузок;

 

— то же, от действия постоянных и длительных нагрузок;

=

=

jl — коэффициент, учитывающий влияние длительного действия нагрузки на прогиб элемента в предельном состоянии, равный:

но не более 1 + b,

 

de -коэффициент, принимаемый равным e0/h, но не менее

 

принимаем предварительный коэффициент армирования , тогда

Условная критическая сила:

,

 

Для определения коэффициента :

=0,9∙4,2=3,78 м;

Для определения коэффициента :

=2∙4,2=8,4м;

 

 

Определим :

 

 

 

Расчетный момент с учетом прогиба равен:

Определяем необходимую площадь сечения арматуры:

Вычисляем значение:

(так как в комбинации присутствуют ветровая или крановая нагрузки, то

γb1 = 1)

 

 

Так как

 

то значение AS = A’S определяем по формуле:

 

Принимаем армирование конструктивно: Аs: 4 Ø20 с Аs=1256 мм2

А’s:2 Ø16 с Аs=402 мм2

Аs+ А’s = 1658 мм2

Поперечная арматура Ø8 А240 с шагом S = 300мм < 20∙d=320мм (для сварных каркасов); S = 300мм < 500мм.

Расчет надкрановой части колонны в плоскости перпендикулярной к плоскости изгиба:

 

,

Т.к. в комбинацию нагрузок входит крановая нагрузка, расчетное сопротивление бетона следует вводить с коэф.

Расчетные длины:

=2*4,2=8,4м

=

=

 

— момент относительно растянутой или наименее сжатой грани сечения от действия постоянных, длительных и кратковременных нагрузок;

— то же, от действия постоянных и длительных нагрузок;

=

=

jl — коэффициент, учитывающий влияние длительного действия нагрузки на прогиб элемента в предельном состоянии, равный:

но не более 1 + b,

 

de - коэффициент, принимаемый равным e0/h, но не менее

 

 

принимаем предварительный коэффициент армирования , тогда

Условная критическая сила:

,

Для определения коэффициента :

=0,9∙4,2=3,78 м;

Для определения коэффициента :

=2∙4,2=8,4м;

 

Определим :

 

 

 

Расчетный момент с учетом прогиба равен:

Определяем необходимую площадь сечения арматуры:

Вычисляем значение:

 

 

(так как в комбинации присутствуют ветровая или крановая нагрузки, то

γb1 = 1)

 

Так как

то значение AS = A’S определяем по формуле:

Дополнительной арматуры не устанавливаем.

 

 

Монтаж колонны

 

Рисунок 21– Схема работы колонны в стадии монтажа

Определим количество арматуры, необходимое для восприятия усилий при монтаже:

 

Рабочая высота сечения ригеля: ;

Значение коэффициента α (γ_d∙g=1,6∙9,87кН/м² = 15,79кН/м²):

;

;

 

;

, т.е. высота сечения достаточна для восприятия расчетного момента.

Постановка арматуры в сжатой зоне по расчету не требуется.

Определяем требуемое количество арматуры в растянутой зоне:

;

;

Фактически поставленная арматура: А_s: 6 Ø14 А500 с А_s=923 мм², ч