Вибір і компонування конструктивної схеми покриття

Дані для проектування

1. Призначення будинку—промисловий;

2. Довжина будинку—84м;

3. Кількість прольотів і їх розміри—1х30м;

4. Відмітка головки підкранових рейок—12.45м;

5. Кількість і вантажопідємність мостових кранів — ;

6. Район будівництва — м. Луганськ;

7. Матеріал конструкцій—збірний залізобетон;

8. Додаткові дані — крок рам 6 м.

 

Вибір і компонування конструктивної схеми покриття

Схему покриття приймаємо згідно завдання. Для покриття прольоту будинку, який складає 30 м, приймаємо залізобетонну сегментну ферму, ребристі плити покриття розмірами в плані 3х6м.

Споруду розбиваємо на два температурні блоки довжиною 42 і 42 м (допустимо до 72 м для опалюваних будівель).

Проектування зв’язків

Для забезпечення жорсткості споруди загалом, а також жорсткості елементів покриття і торцевих стін в конструктивній схемі передбачено систему вертикальних і горизонтальних зв’язків.

Вертикальні зв’язки по колонах забезпечують просторову жорсткість споруди в поздовжньому напрямку. У спорудах з електричними мостовими кранами вони влаштовуються завжди. Влаштовують зв’язки посередині кожного температурного блоку, в межах одного кроку колон, на висоту від підлоги до низу підкранових балок. Вертикальні зв’язки поздовжніх рядів колон при кроці колон 6 м проектуємо перехресними.

Жорсткість споруди в поперечному напрямку забезпечується защемленням колон у фундаментах.

Вертикальні зв’язки в рівні верху колон. (в площинах поздовжніх рам) на опорах крокв’яних конструкцій не встановлюємо, оскільки висота ферми на опорі менше 900 мм.

Горизонтальні зв’язки. Жорсткість диску покриття споруди з мостовим краном середнього режиму роботи в горизонтальній площині забезпечується використанням великорозмірних залізобетонних плит.

 

 

Компонування поперечної рами

Поперечна рама одноповерхової каркасної споруди із збірних залізобетонних елементів складається з колон, защемлених у фундаментах, і ригелів, з’єднаних шарнірно з колонами. Ригелі в розрахунку приймаємо абсолютно жорсткими.

Розміри колон по висоті.

Висота підкранової частини колони:

де: відмітка верху кранової рейки;

висота підкранової балки;

товщина опорного листа;

висота кранової рейки КР-70;

товщина пружної прокладки.

Висота надкранової частини колони:

де: габаритний розмір крана;

зазор між точкою кранового візка і низом ферми.

Висота колони від рівня підлоги споруди:

.

Приймаємо кратно 0.6 м.

Тоді .

Вибір типу та розмірів перетинів колон.

При згідно уніфікованих конструктивних схем одноповерхових промислових будинків застосовуємо двовіткові колони.

Розміри надкранової частини колони приймаємо такими: і .

Наскрізні колони в нижній підкрановій частині мають дві вітки, які з’єднані короткими розпірками — ригелями. Розміри нижньої частини приймаємо , при цьому розміри перетину вітки і .

Відстань між осями першої і другої розпірки , висота першої розпірки , а між рештою розпірок , висота розпірок .

Розпірки розміщуємо так, щоб розмір від рівня підлоги до низу першої надземної розпірки був не менше 1.8 м, а між вітками забезпечувався зручний прохід шириною 800 мм. Нижня розпірка розміщується нижче рівня підлоги. Ширину перетину розпірки приймаємо рівною ширині перетину вітки.

Глибину закладання колони в стакан фундаменту приймаємо рівною більшому з двох значень:

, або .

Приймаємо .

Прив’язка колон.

Враховуючи, що висота від підлоги до низу несучих конструкцій покриття 15.6м>10.2м, прив’язку колон до поздовжніх осей приймаємо 250 мм.

Визначимо величину зазору між краном і внутрішньою гранню колони:

де: прив’язка підкранової балки;

габарит крана, який виступає за вісь підкранової рейки;

висота перерізу надкранової частини колони;

прив’язка колони.

.

Огороджуючі конструкції.

Огороджуючі конструкції приймаємо навісні сандвіч панелі товщиною 300 мм.

Вікна прийняті стрічкові метало-пластикові в двох рівнях по висоті

 

Розрахунок поперечної рами

Постійні навантаження

Постійне навантаження від маси покриття передається на колону як вертикальний опорний тиск ригеля F. Це навантаження підраховуємо по відповідній вантажній площі.

Розрахункове навантаження на 1 м ригеля від маси конструкцій покриття:

де: розрахункове навантаження від покрівлі включно з панелями

(табл. 4.1);

маса крокв’яної ферми;

проліт ферми;

крок крокв’яних ферм;

кут між покриттям і горизонтальною площиною на опорі (максимальний).

Збір навантаження від покрівлі наведене в табл.4.1:

Таблиця 4.1. Збір навантаження на 1 покриття.

Вид навантаження	Характеристичне значення навантаження,	Коефіцієнт надійності за навантаженням	Граничне розрахункове значення навантаження,
Постійне,
1) 2 шари євроруберойду	0.09	1.3	0.12
2) Цементна стяжка 20 мм	0.36	1.3	0.47
3) Утеплювач ()	0.60	1.3	0.78
4) Пароізоляція	0.05	1.3	0.07
5) З/б ребриста плита	1.1	1.1	1.485
Всього постійне,	2.2		2.93

Опорний розрахунковий тиск крокв’яної ферми від постійного навантаження:

Власна вага надкранової частини колони:

;

Власна вага підкранової частини колони:

,

де: питома вага залізобетону;

Табл.4.2 Постійні навантаження від стінового огородження

Вид навантаження	Характеристичне значення навантаження,	Коефіцієнт надійності за навантаженням	Граничне розрахункове значення навантаження,
1. Сандвіч панелі	0.8	1.2	0.96
2. Вікна металопластикові	0.3	1.1	0.33

Постійні навантаження від стінового огородження на рівні низу надкранової частини:

Постійні навантаження від стінового огородження на рівні низу підкранової частини:

Момент на рівні низу надкранової частини колони:

;

товщина стінової панелі; зазор між стіновою панеллю і гранню колони.

Момент на рівні низу підкранової частини:

.

Рисунок 2.1. Розрахункова схема рами від постійного навантаження.

Тимчасові навантаження

Снігове навантаження

- граничне розрахункове

- експлуатаційне розрахункове

- характеристичне снігове навантаження для м. Луганськ,

додаток Е, ДБН В.1.2-2:2006

- за таб.8.1, ДБН В.1.2-2:2006., Т=100 років.

- за таб.8.3, ДБН В.1.2-2:2006.

,

при , додаток Ж,ДБН В.1.2-2:2006

- при відсутності даних про режим експлуатації, п. 8.9, ДБН В.1.2-2:2006

- при відсутності даних, п. 8.10, ДБН В.1.2-2:2006

,

Навантаження на 1 м довжини ригеля рами:

 

Рисунок 2.2. Розрахункова схема рами від тимчасового снігового навантаження.

Вітрове навантаження

Нормативний швидкісний напір вітру для м. Донецьк .

Граничне розрахункове навантаження від вітру:

де: коефіцієнт надійності за граничним розрахунковим значенням вітрового навантаження, прийнятий по п.9.14 [1], для років;

коефіцієнт визначається за формулою:

з навітряної сторони (активний тиск), завітряної сторони (пасивний тиск);

коефіцієнт висоти споруди, за таб.9.01.,[1], (тип місцевості ІІІ - приміські і промислові зони, протяжні лісові масиви), значення коефіцієнта зображено на рис.2.3;

коефіцієнт географічної висоти, п.9.10, [1];

коефіцієнт рельєфу, п.9.11, [1];

коефіцієнт напрямку, п.9.12, [1];

коефіцієнт динамічності, п.9.13, [1].

Рисунок.2.3. Зміна коефіцієнта по висоті споруди.

Розрахункове навантаження на 1 погонний метр висоти колони з навітряного боку () обчислюється за формулою :

Ø до 5 м: ;

Ø для 10 м: ;

Ø для 15.6 м: ;

Ø для 17.9 м: ;

Ø для 20 м: .

Еквівалентне рівномірно-розподілене вітрове навантаження по довжині колони:

Ø з навітряної сторони: ;

Ø з завітряної сторони: ,

де:

Розрахункова зосереджена сила на рівні нижнього поясу ригеля:

Ø з навітряної сторони:

;

Ø з завітряної сторони:

.

Рисунок 2.4. Розрахункова схема рами від тимчасового вітрового навантаження.

Надкранова частина.

Момент інерції:

;

Площа перетину:

;

Жорсткісні характеристики:

;

.

Підкранова частина.

Момент інерції:

;

Площа перетину:

;

Жорсткісні характеристики:

;

.

Жорсткість ригеля визначимо посередині прольоту без врахування решітки. Бетон класу В30 з .

Момент інерції:

;

Площа перетину:

;

Жорсткісні характеристики:

;

.

 

 

Статичний розрахунок

Розрахунок проводимо на навантаження визначенні в п. 4.1 за допомогою програмного комплексу LIRA. Визначенні зусилля зводимо у табл. 4.3.

При складанні таблиці враховано те, що навантаження є знакозмінним, тому перед значеннями та які виникають від його дії, показані одночасно знаки ”плюс” і ”мінус”.

Виділенні два основні поєднання навантажень: в одному враховується кранове, вітрове навантаження, в іншому ці навантаження не враховані.

Таблиця 4.3. Розрахункові зусилля в перетинах колони.

Навантаження	№ зав-ння	Коефіцієнт поєднання	Зусилля в перетинах колони
ІІ-ІІ	ІІІ-ІІІ	ІV- ІV
M	N	Q	M	N	Q	M	N	Q
Постійне	1	1.0	7.2	-369.3	-1.8	186.4	-438.9	-1.8	166.2	-438.9	-1.8
Снігове	2 2а	1.0 0.9	2.1 1.9	-138 -124.2	- -	53.1 47.8	-138 -124.2	- -	47.4 42.7	-138 -124.2	- -
Кранове на ліву	3 3а	1.0 0.9	-42.2 -38	- -	-10.3 -9.3	122.4 110.2	-548.5 -493.7	-10.3 -9.3	-4 -3.6	-548.5 -493.7	-10.3 -9.3
Кранове на праву	4 4а	1.0 0.9	-25.4 -22.9	- -	6.2 5.6	56.2 50.6	-272.2 -245	6.2 5.6	-15 -13.5	-272.2 -245	6.2 5.6
Кранове на ліву	5 5а	1.0 0.9	±30.2 ±27.2	- -	±10.3 ±9.3	±30.2 ±27.2	- -	±10.3 ±9.3	±57.2 ±51.5	- -	±10.3 ±9.3
Кранове на праву	6 6а	1.0 0.9	±5.3 ±4.8	- -	±1.6 ±1.4	±5.3 ±4.8	- -	±1.6 ±1.4	±25 ±22..5	- -	±1.6 ±1.4
Вітер зліва	7 7а	1.0 0.9	36.9 33.2	- -	-11.9 -10.7	-36.9 -33.2	- -	-11.9 -10.7	-266 -239.4	- -	-28 -25.2
Вітер справа	8 8а	1.0 0.9	-8.5 -7.7	- -	- -	-8.5 -7.7	- -	- -	61.7 55.5	- -	12.1 10.9
Розрахункові зусилля	З врахуванням кранового та вітрового навантаження	№ завантаження ,	1,2а,7а	1,2а,3а,5а	1,2а,3а,5а,8а
42.3	-493.5	-14.1	371.6	-1056.8	-20.4	312.3	-1056.8	-9.5
№ завантаження ,	1,3а,5а,8а	1,7а	1,4а,5а,7а
-65.7	-369.3	-20.4	153.2	-438.9	-12.5	-138.2	-683.9	24
№ завантаження ,	1,2а,7а	1,2а,3а,5а	1,2а,3а,5а,8а
42.3	-493.5	-14.1	371.6	-1056.8	-20.4	312.3	-1056.8	-9.5
Без врахування	№ завантаження ,	1,2	1,2	1,2
9.3	-507.3	-1.8	239.5	-576.9	-1.8	213.6	-576.9	-1.8

Надкранова частина колони

Ширина перетину , висота , ,

В перетині ІІ-ІІ діють три комбінації розрахункових зусиль:

I. З врахуванням постійного, снігового, вітрового навантажень;

II. З врахуванням постійного, вітрового, кранового навантажень;

III. З врахуванням постійного, снігового, вітрового навантажень;

Комбінації зусиль зображені в табл. 5.1

Таблиця 5.1. Комбінація розрахункових зусиль для перетину ІІ-ІІ

Зусилля	Комбінація зусиль
І	ІІ	ІІІ
,	,	,
,	42.3	-65.7	42.3
,	-493.5	-369.3	-493.5
	Зусилля від постійних і тривалих навантажень
,	9.3
,	-507.3

Розрахункова довжина згідно п. 3.25 [3].

Для І та ІІІ комбінації:

де висота надкранової частини колони.

Для ІІ комбінації:

Коефіцієнт згідно табл.15 [3].

Радіус перетину в площині згину:

Оскільки та більше 14, необхідно враховувати вплив прогину на величину ексцентриситету повздовжньої сили

п. 3.24 [3].

І та ІІІ комбінації зусиль

Початковий ексцентриситет:

Коефіцієнт, що враховує тривалу дію навантаження на прогин елемента в граничному стані:

для важкого бетону табл.30 [3].

Приймаємо

Приймаємо

Момент інерції

Приймаємо , визначимо

Умовна критична сила:

Коефіцієнт, що враховує вплив прогину на значення ексцентриситету повздовжнього зусилля:

Граничне значення висоти стиснутої зони бетону:

Характеристика стисненої зони бетону.

для тяжкого бетону, (п. 3.12, [3]).

Приймаючи (симетричне навантаження), знаходимо висоту стиснутої зони бетону:

Отже, перший випадок стиску.

ІІ комбінація зусиль

Початковий ексцентриситет:

Коефіцієнт, що враховує тривалу дію навантаження на прогин елемента в граничному стані:

для важкого бетону табл.30 [3].

Приймаємо

Приймаємо

Умовна критична сила:

Коефіцієнт, що враховує вплив прогину на значення ексцентриситету повздовжнього зусилля:

Граничне значення висоти стиснутої зони бетону:

Характеристика стисненої зони бетону.

для тяжкого бетону, (п. 3.12, [3]).

Приймаючи (симетричне навантаження), знаходимо висоту стиснутої зони бетону:

Отже, перший випадок стиску.

При підборі арматури маємо задачу типу І. Для всіх комбінацій зусиль підбираємо симетричне армування.

Підбір перетину арматури при І,ІІІ комбінації зусиль.

Ексцентриситет з врахуванням коефіцієнту повздовжнього вигину:

Оскільки арматура по розрахунку не потрібна, то згідно п.5.16,табл.38 [3])., встановлюємо мінімальну кількість арматури для позацентрово-стиснутих елементів, при , :

Уточнюємо величину критичної сили при :

Умовна критична сила:

Коефіцієнт, що враховує вплив прогину на значення ексцентриситету повздовжнього зусилля:

Залишаємо мінімальне значення .

І,III комбінація зусиль

Початковий ексцентриситет:

Коефіцієнт, що враховує тривалу дію навантаження на прогин елемента в граничному стані:

для важкого бетону табл.30 [3].

Приймаємо

Приймаємо

Момент інерції

Приймаємо , визначимо:

Умовна критична сила:

де розрахункова приведена довжина складеного перетину підкранової частини колони.

Коефіцієнт, що враховує вплив прогину на значення ексцентриситету повздовжнього зусилля:

Визначимо повздовжні сили у вітках колони:

, , в обох вітках колони стиск.

Згинальний момент вітки колони за формулою:

Необхідну площу симетричної арматури визначимо в залежності від власної величини повздовжньої сили:

перетин вітки працює за першим випадком стиску.

Приймаючи , знайдемо необхідну площу арматури:

арматура по розрахунку не потрібна, встановлюємо її з вимог мінімального проценту армування позацентрово-стиснутих елементів п. 5.16 [3]., при

Попередньо приймаємо АІІІ(А400с), .

ІІ комбінація зусиль

Початковий ексцентриситет:

Коефіцієнт, що враховує тривалу дію навантаження на прогин елемента в граничному стані:

для важкого бетону табл.30 [3].

Приймаємо

Приймаємо

Момент інерції

Приймаємо , визначимо:

Умовна критична сила:

Коефіцієнт, що враховує вплив прогину на значення ексцентриситету повздовжнього зусилля:

Визначимо повздовжні сили у вітках колони:

, , в обох вітках колони стиск.

Згинальний момент вітки колони за формулою:

Приймаємо

Необхідну площу симетричної арматури визначимо в залежності від власної величини повздовжньої сили:

перетин вітки працює за першим випадком стиску.

Приймаючи , знайдемо необхідну площу арматури:

арматура по розрахунку не потрібна, встановлюємо її з вимог мінімального проценту армування позацентрово-стиснутих елементів п. 5.16 [3]., при

Приймаємо АІІІ(А400с), .

І,III комбінація зусиль

Початковий ексцентриситет:

Коефіцієнт, що враховує тривалу дію навантаження на прогин елемента в граничному стані:

для важкого бетону табл.30 [3].

Приймаємо

Приймаємо

Момент інерції

Приймаємо , визначимо:

Умовна критична сила:

де розрахункова приведена довжина складеного перетину підкранової частини колони.

Коефіцієнт, що враховує вплив прогину на значення ексцентриситету повздовжнього зусилля:

Визначимо повздовжні сили у вітках колони:

стиск.

Згинальний момент вітки колони за формулою:

Початковий ексцентриситет:

Необхідну площу симетричної арматури визначимо в залежності від власної величини повздовжньої сили:

перетин вітки працює за першим випадком стиску.

Приймаючи , знайдемо необхідну площу арматури:

арматура по розрахунку не потрібна, встановлюємо її з вимог мінімального проценту армування позацентрово-стиснутих елементів п. 5.16 [3]., при

Попередньо приймаємо АІІІ(А400с), .

Розрахунок розпірки

Перетин розпірки прямокутний: , ,

Згинальний момент в розпірці визначаємо за формулою: