Геометрия и размеры крайних колонн.

Компоновка поперечной рамы

 

Общие данные.

Требуется рассчитать и сконструировать основные несущие железобетонные конструкции одноэтажного промышленного здания.

Наружные стены – панельные: нижняя самонесущая, выше – навесные.

Вследствие значительных размеров ОПЗ в плане, покрытие которого представляет собой единую жесткую плиту, изменение температуры наружного воздуха вызывает заметные деформации горизонтальных элементов конструкции. В результате в элементах каркаса возникают существенные дополнительные усилия, зависящие от ряда факторов. Поэтому ограничиваем предельные длины, получая 3 температурных блока длиной 60+36+60 м. (рис.2).

Для обеспечения пространственной жесткости здания в продольном направлении предусмотрены стальные вертикальные связи по колоннам портального типа. Место установки связей – середина температурного блока в пределах одного шага колонн на высоту от пола до низа подкрановых балок.

Жесткость колонн в поперечном направлении обеспечивается защемлением колонн в фундаментах.

Для создания жесткого диска в плоскости покрытия необходимо каждую из плит покрытия приварить к стропильной конструкции не менее, чем в 3 углах. Межплитные швы заполнить бетоном класса не ниже В10.

Для восприятия ветровых нагрузок, действующих на торцы здания, устраиваются горизонтальные связи в уроне нижних поясов стропильных ферм.

 

Геометрия и размеры крайних колонн.

Расстояние от пола до головки подкранового рельса м.

Высота надкрановой части ступенчатой колонны определяется из условия:

м.

Высота подкрановой части колонн:

м.

Полная высота колонн при минимальном значении :

м.

Тогда строительный размер здания:

м.

Этот размер не кратен 0,6 м. Условию кратности размер м отвечает высота надкрановой части:

м.

при которой м

и м

 

Геометрия и размеры средних колонн.

Расстояние от пола до головки подкранового рельса м.

Высота надкрановой части ступенчатой колонны определяется из условия:

м.

Высота подкрановой части колонн:

м.

Полная высота колонн при минимальном значении :

м.

Тогда строительный размер здания:

м.

Этот размер не кратен 0,6 м. Условию кратности размер м отвечает высота надкрановой части:

м.

при которой м

и м

 

Привязка колонн

B = 6 м

а_пр = 0 при Q ≤ 32 т

В нашем случае 1 и 2 условия не выполняются, поэтому принимаем а_пр = 250 мм.

Типы колонн.

Размер сечений колонн крайних: в подкрановой части h_н = = = 1,1м – для кранов грузоподъемностью 50 т. Т.к. h_н>0,9 м, то принимаем колонну двухветвевой.

В надкрановой части:

h _в = λ + "δ" – В _кр– δ _КР = 0,75+0,25 – 0,3 - 0,06 = 0,64м,

λ – привязка кранового пути

"δ" – привязка колонны

В_кр – расстояние от оси кранового рельса до торца крана

δ_КР – минимально расстояние между торцом крана и колонной

Принимаем h_в = 0,6м

Ширина колонны принимается большей из 3х значений, кратным 100мм:

b =

b =

b>0,5м (для шага колонн 12 м)

Окончательно принимаем:

b= 0,6 м

Геометрические размеры колонн:

 

а) надкрановая часть б) подкрановая часть

Размер сечений средних калонн: в подкрановой части h_н = = = 1,7м – для кранов грузоподъемностью 50 т. Т.к. h_н>0,9 м, то принимаем колонну двухветвевой.

В надкрановой части:

h _в = λ + "δ" – В _кр– δ _КР = 0,75+0,25 – 0,3 - 0,06 = 0,64м,

λ – привязка кранового пути

"δ" – привязка колонны

В_кр – расстояние от оси кранового рельса до торца крана

δ_КР – минимально расстояние между торцом крана и колонной

Принимаем h_в = 0,6м

Ширина колонны принимается большей из 3х значений, кратным 100мм:

b =

b =

b>0,5м (для шага колонн 12 м)

Окончательно принимаем:

b= 0,8 м

Геометрические размеры колонн:

 

а) надкрановая часть б) подкрановая часть

1.1 Определение нагрузок на раму

Постоянные нагрузки

Нагрузки от веса покрытия

Элемент покрытия	Нормативная нагрузка, кН/м^2	Коэффициент надежности по нагрузке, γf	Расчетная нагрузка, кН/м^2
Рулонный ковер	0,100	1,3	0,130
Цементно-песчаная стяжка	0,630	1,3	0,819
Плитный утеплитель	0,360	1,2	0,432
Пароизоляция	0,050	1,3	0,065
Железобетонные ребристые плиты покрытия размером в плане 3х12 м	2,050	1,1	2,255
ИТОГО: g	3,190		3,701

 

Таблица 1

Расчетное опорно давление фермы:

- От покрытия:

- От фермы:

Для пролета 18 м, шага колонн 12 м, г. Вологда (4 снеговой район) вес фермы=78-94 кН.

1,1 – коэффициент по нагрузке.

Расчетная нагрузка на крайнюю колонну от веса покрытия с учетом коэффициента надежности по назначению здания γ_n = 0,95

на среднюю:

Расчетная нагрузка от веса стеновых панелей на участке

между отметками 6.600 …10.800м:

На участке между отметками 19,8…22,2 м:

=2,5 кН/м2 – собственный вес стен, принимаемый в

зависимости от режима здания и шага В;

=0,4 кН/м2 – собственный вес остекления;

- высота стеновых панелей, - высота окна.

Расчетная нагрузка от веса подкрановых балок и кранового

пути. Вес подкрановой балки пролетом 12м –115 кН, а

кранового пути 1,5 кН/м.

Следовательно, расчетная нагрузка на колонну:

кН.

 

Расчетная нагрузка от веса колонн:

- крайних:

Надкрановой части:

Подкрановой части:

- средних:

Надкрановой части:

Подкрановой части:

 

Временные нагрузки

 

Снеговая нагрузка

Район строительства – г.Вологда, который относится к IV району по весу снегового покрова, для которого нормативное значение веса снегового покрова на 1 м² горизонтальной поверхности земли Sq= 24 кН/м².

Расчетная снеговая нагрузка:

– на крайние колонны:

,

где m – коэффициент перехода от веса снегового покрова земли к снеговой нагрузке на покрытие, принимаем m = 1;

– на средние колонны:

кН.

 

Крановая нагрузка

Вес поднимаемого груза Q = 500 кН. Пролет крана 28 - 2×0,75 = 16.5 м. Согласно ГОСТу на мостовые краны, база крана М = 5600 мм, расстояние между колесами К =5250 мм, вес тележки Gn = 130 кН, максимальное и минимальное давление колес, соответственно, Fn,max = 360 кН и Fn,min = 110 кН.

Расчетные максимальное и минимальное давление колеса крана при коэффициенте надежности по нагрузке gf = 1,1:

кН;

кН.

Расчетная поперечная тормозная сила на одно колесо:

кН.

Вертикальная крановая нагрузка от двух сближенных кранов берется с коэффициентом сочетаний y = 0,85 и равна:

,

где Sу – сумма ординат линий влияния давления опорного двух подкрановых балок на колонну (рис. 5).

 

 

Рис. 5. Линия влияния опорного давления подкрановых балок.

 

Таким образом,

;

кН;

кН.

Вертикальная нагрузка от четырех кранов на среднюю колонну с коэффициентом сочетаний y = 0,7 равна:

кН;

то же, на крайние колонны

кН.

Горизонтальная крановая нагрузка от двух кранов при поперечном торможении:

кН.

Горизонтальная сила поперечного торможения приложена к колонне на уровне верха подкрановой балки на отметке 7,85 м. Относительное расстояние по вертикали от верха колонны до точки приложения тормозной силы для крайних и средних колонн Hk-Hп.б.=11,4-7,85=3,55м

Для крайних колонн

.

Для средних колонн

 

Ветровая нагрузка

 

Район строительства – г. Вологда расположен в I районе по ветровому давлению, для которого нормативное значение ветрового давления w₀ = 0,23 кН/м2.Для местности типа В коэффициент k, учитывающий изменение ветрового давления по высоте здания z, будет таким, как в таблице 2.

 

Таблица 2. Значения коэффициента k

Высота z, м	k	wm, Н/м2
	0,5
	0,65	149,5
	0,85	195,5
	1,1

 

На высоте 11,4 м от уровня земли в соответствии с линейной интерполяцией .

На уровне верха покрытия (отм. 13,2 м от земли)

.

С учетом полученных значений k построим схему распределения ветровой нагрузки по высоте здания (рис. 6).

 

Рис. 6. Распределение ветровой нагрузки по высоте здания.

 

Переменное по высоте ветровое давление заменим равномерно распределенным, эквивалентным по моменту в заделке консольной стойки длинной 24,15 м:

При условии

значения аэродинамического коэффициента для наружных стен принято с наветренной стороны се = 0,8, с подветренной се3 = -0,5.

Расчетная равномерно распределенная ветровая нагрузка на колонны до отметки 20,4 м при коэффициенте надежности по нагрузке gf = 1,4:

– с наветренной стороны

Н/м;

– с подветренной стороны

Н/м.

Расчетная сосредоточенная ветровая нагрузка выше отметки 20,40 (24,15)м:

Н ≈ 5,98 кН,

где S – площадь трапеции, обозначенной на рис. 6 крестом.

Расчетные усилия в левой колонне (ось А) и их сочетания

(изгибающие моменты а кНм, силы – в кН).

			Усилия в сечениях колонн
Нагрузки	№ заг- ружения	Коэф. соче- тания	II-II	III-III	IV-IV
М	N	M	N	M	N	Q
Постоянная			37,3	911,1	-72,86	1189,1	-48,25	1389,53	3,73
Снеговая		0,9	29,84   26.86	246,24   221.62	-31,72   -28.55	246,24	-31,98	246,24	-0,19
221.62	-28.78	221.62	-0.17
Крановая (от 2-х кранов) на левой колонне			-114		305,75	932,77	153,75	932,77	-23,03
	0,9	-102.6		275.18	839.49	138.38	839.49	-102.6
Крановая (от 2-х кранов) на средней колонне			-44,1		84,15	285,01	25,45	285,01	-8,9
	0,9	-39.69		75.74	256.51	22.91	256.51	-39.69
Крановая (от 4-х кранов)			-27,72		77,9	234,7	40,94	234,7	-5,6
	0,9	-24.95		70.11	211.23	36.85	211.23	-24.95
Крановая на левой колонне			-65,68		-65,68		78,13		19,29
	0,9	-59.11		-59.11		70.32		-59.11
Крановая на средней колонне			6,14		6,14		19,24		1,27
	0,9	5.53		5.53		17.32		5.53
Ветровая слева			0,48		0,48		66,68		15,59
	0,9	0.43		0.43		60.01		0.43
Ветровая справа			-9,42		-9,42		-61,14		11,7
	0,9	-8.48		-8.48		-55.03		-8.48
Основные сочетания нагрузок с учетом крановой и ветровой
То же, без учета крановых и ветровой

 

 

Компоновка поперечной рамы

 

Общие данные.

Требуется рассчитать и сконструировать основные несущие железобетонные конструкции одноэтажного промышленного здания.

Наружные стены – панельные: нижняя самонесущая, выше – навесные.

Вследствие значительных размеров ОПЗ в плане, покрытие которого представляет собой единую жесткую плиту, изменение температуры наружного воздуха вызывает заметные деформации горизонтальных элементов конструкции. В результате в элементах каркаса возникают существенные дополнительные усилия, зависящие от ряда факторов. Поэтому ограничиваем предельные длины, получая 3 температурных блока длиной 60+36+60 м. (рис.2).

Для обеспечения пространственной жесткости здания в продольном направлении предусмотрены стальные вертикальные связи по колоннам портального типа. Место установки связей – середина температурного блока в пределах одного шага колонн на высоту от пола до низа подкрановых балок.

Жесткость колонн в поперечном направлении обеспечивается защемлением колонн в фундаментах.

Для создания жесткого диска в плоскости покрытия необходимо каждую из плит покрытия приварить к стропильной конструкции не менее, чем в 3 углах. Межплитные швы заполнить бетоном класса не ниже В10.

Для восприятия ветровых нагрузок, действующих на торцы здания, устраиваются горизонтальные связи в уроне нижних поясов стропильных ферм.

 

Геометрия и размеры крайних колонн.

Расстояние от пола до головки подкранового рельса м.

Высота надкрановой части ступенчатой колонны определяется из условия:

м.

Высота подкрановой части колонн:

м.

Полная высота колонн при минимальном значении :

м.

Тогда строительный размер здания:

м.

Этот размер не кратен 0,6 м. Условию кратности размер м отвечает высота надкрановой части:

м.

при которой м

и м