Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное агентство по образованию

Пензенский государственный университет архитектуры и строительства

Кафедра «Строительные конструкции»

Пояснительная записка

к курсовому проекту №2 по курсу:

«Железобетонные конструкции»

Автор проекта: Григорьева Ю.А.

Специальность: 290300

Обозначение: КП – 2069059 – 270102 – 03271/з - 2006

Группа: ПГС – 62з

Руководитель проекта: к.т.н., доцент Лаврова О.В.

Пенза 2006г.

Содержание

1. Компоновка поперечной рамы и определение нагрузок

Компоновку поперечной рамы производим в соответствии с требованиями типизации конструктивных схем одноэтажных промышленных зданий.

Находим высоту надкрановой части колонн, принимая высоту подкрановой балки 1,2 м, а кранового пути 0,15 м с учетом минимального габарита приближения крана к стропильной конструкции 0,1 м и высоты моста крана грузоподъемностью 16 т Н_к=2,2 м:

Н₂ ≥ 2,2 + 1,2 + 0,15 + 0,1 = 3,65 м.

С учетом унификации размеров колонн серии 1.424.1 назначаем Н₂ = 3,9 м.

Высоту подкрановой части колонн определяем по заданной высоте до низа стропильной конструкции 13,20 м и отметки обреза фундамента – 0,150 м при Н₂ = 3,9 м:

Н₁ = 13,2 – 3,9 + 0,15 = 9,45 м.

Расстояние от верха колонны до уровня головки подкранового рельса соответственно будет равно у=3,9-1,2-0,15=2,55 м.

Для назначения размеров сечений колонн по условию предельной гибкости вычислим их расчетные длины в соответствии с требованиями табл. 32 СНиП 2.03.01-84. «Бетонные и железобетонные конструкции». Результаты представлены в табл. 1.

Таблица 1. Расчетные длины колонн (l₀)

Часть колонны	При расчете в плоскости поперечной рамы		В перпендикулярном направлении
	При учете нагрузок от крана	Без учета нагрузок от крана
Подкрановая Н1 = 9,45 м	1,5Н1 = 1,5*9,45 = 14,175 м	1,5(Н1 + Н2) = 1,5*(9,45+3,9) = 20,025 м	0,8Н1 = 0,8*9,45 = 7,56 м
Надкрановая Н2 = 3,9 м	2Н2 = 2*3,9 = 7,8 м	2,5Н2 = 2,5*3,9 = 9,75 м	1,5Н2 = 1,5*3,9 = 5,85 м

Согласно требованиям п.5.3 СНиП 2.03.01-84. «Бетонные и железобетонные конструкции», размеры сечений внецентренно сжатых колонн должны приниматься такими, чтобы их гибкость l₀/r (l₀/h) в любом направлении, как правило не превышала 120 (35). Следовательно, по условию максимальной гибкости высота сечения подкрановой части колонн должна быть не менее 20,025/35 = 0,572 м, а надкрановой – 9,75/35=0,279 м. С учетом требований унификации для мостовых кранов грузоподъемностью 16 т принимаем поперечные сечения колонн в надкрановой части 400х600 мм. В подкрановой части 400х800 мм. В этом случае удовлетворяются требования по гибкости и рекомендации по назначению высоты сечения подкрановой части колонны в пределах (1/10…1/14)9,45=0,945…0,675 м.

В соответствии с таблицей габаритов колонн (приложение V [4]) и назначенными размерами поперечных сечений принимаем для колонн крайнего ряда по оси А, Б номер типа опалубки 5.

Стропильную конструкцию по заданию принимаем в виде сегментной раскосной фермы типа ФС-18 из тяжелого бетона. По приложению VII назначаем марку фермы 2ФС18 с номером типа опалубочной формы 2 с максимальной высотой в середине пролета 2,64 м (объем бетона 2,42 м³).

По приложению XI [4] назначаем тип плит покрытия размером 3х12 м (номер типа опалубочной формы 4, высота ребра 455 мм, приведенная толщина с учетом заливки швов бетоном 89,7 мм).

Толщина кровли (по заданию тип 2) согласно приложению XIII составляет 160 мм.

По заданию проектируем наружные стены из сборных навесных панелей. В соответствии с приложением XIV [4] принимаем панели из ячеистого бетона марки по плотности D800 толщиной 200 мм. Размеры остекления назначаем по приложению XIV [4] с учетом грузоподъемности мостовых кранов.

Результаты компоновки поперечной рамы здания представлены на рис.1 и 2.

Определяем постоянные и временные нагрузки на поперечную раму.

Постоянные нагрузки. Распределенные по поверхности нагрузки от веса конструкции покрытия заданного типа (рис.2) приведены в табл.2.

Таблица 2. Постоянные нагрузки на 1 м² покрытия

Элемент покрытия	Нормативная нагрузка, кН/м2	Коэффициент надежности по нагрузке	Расчетная нагрузка, кН/м2
Кровля: Слой гравия, втопленного в битум Четырехслойный рубероидный ковер Цементная стяжка (σ=25мм, ρ=18кН/м3) Утеплитель - пенобетон (σ=100мм, ρ=5,0 кН/м3) Обмазочная пароизоляция	0,16 0,12 0,45 0,5 0,05	1,3 1,3 1,3 1,3 1,3	0,208 0,156 0,585 0,65 0,065
Ребристые плиты покрытия размером 3х12 м с учетом заливки швов (σ=89,7 мм, ρ=24 кН/м3)	2,153	1,1	2,3683
Сегментная ферма (Vb=2,42м3, пролет 18м, шаг колонн 12м, бетон тяжелый) 2,42*24/(18*12)=0,27 кН/м2	0,27	1,1	0,297
Итого:			4,33

С учетом коэффициента надежности по назначению здания γ_n = 0,95 (класс ответственности II) и шага колонн в продольном направлении 12 м, расчетная постоянная нагрузка на 1м ригеля рамы будет равна G = 4,33*0,95*12 = 49,4 кН/м.

Рис.1. а -Поперечный разрез и фрагмент плана одноэтажного

однопролетного промышленного здания

Рис. 1. в – Схема расположения связей

Рис.1. б -Продольный разрез одноэтажного

однопролетного промышленного здания

Рис.2. К определению эксцентриситетов продольных сил в колоннах

Нормативная нагрузка от 1 м² стеновых панелей из ячеистого бетона марки D800 при толщине 200 мм составит 8,8*0,2 = 1,76 кН/м², где ρ=8,8кН/м³ – плотность ячеистого бетона.

Нормативная нагрузка от 1 м² остекления в соответствии с приложением XIV [4] равна 0,5 кН/м².

Расчетные нагрузки от стен и остекления оконных переплетов:

на участке между отметками 12,6 и 15,0

G₁=2,4*12*1,76*1,1*0,95 = 52,97 кН;

на участке между отметками9,6 и 12,6

G₂ = (1,2*12*1,76+1,8*12*0,5)*1,1*0,95 = 37,77 кН;

на участке между отметками 0,0 и 9,6

G₃ = (1,2*12*1,76+8,4*12*0,5)*1,1*0,95 = 79,15 кН.

Расчетные нагрузки от собственного веса колонн из тяжелого бетона (ρ = 25 кН/м³):

подкрановая часть с консолью

G₄₁=(0,8*9,45+0,6*0,5+0,5*0,5*0,5)*0,4*25*1,1*0,95 = 83,44 кН;

надкрановая часть G₄₂ =0,4*0,6*3,9*25*1,1*0,95=24,45 кН;

итого G₄ = G₄₁ + G₄₂ = 83,44+24,45 = 107,9 кН.

Расчетная нагрузка от собственного веса подкрановых балок (по приложению XII [4]) и кранового пути (1,5 кН/м) будет равна:

G₆ =(103+1,5*12)*1,1*0,95 = 126,45 кН.

Временные нагрузки. Снеговая нагрузка для расчета поперечной рамы принимается равномерно распределенной во всех пролетах здания. Для заданного района строительства (г.Пенза) по [3] расчетное значение снегового покрова s₀ = 1,8 кПа (район III).

Расчетная нагрузка от снега на 1 м ригеля рамы с учетом класса ответственности здания будет равна

Р_sn= 1,8*12*0,95 = 20,52 кН/м

Длительно действующая часть снеговой нагрузки согласно п.1.7 [3] составит Р_sn,l = 0,5*Р_sn= 0,5*20,52=10,26 кН/м.

Крановые нагрузки. По приложению XV [4] находим габариты и нагрузки от мостовых кранов грузоподъемностью Q=16 т (156,96 кН): ширина крана В_к=5,6м; база крана А_к=4,4м; нормативное максимальное давление колеса крана на подкрановый рельс Р_max.n= 140кН; масса тележки G_т=3,7т; общая масса крана G_r=18,7т.

Нормативное минимальное давление одного колеса крана на подкрановый рельс (при 4 колесах):

Р_min,n= 0,5(Q+Q_к) - Р_max.n= 0,5(156,96 +18,7*9,81) – 140 = 30,2 кН.

Нормативная горизонтальная нагрузка на одно колесо крана, направленная поперек кранового пути и вызываемая торможением тележки, при гибком подвесе груза будет равна:

Расчетные крановые нагрузки вычисляем с учетом коэффициента надежности по нагрузке γ_f=1,1 согласно п.4.8 [3].

Рис.3. Линия влияния давления на колонну и установка крановой нагрузки в невыгодное положение

Определяем расчетные нагрузки от двух сближенных кранов по линии влияния (рис.3) без учета коэффициента сочетания Ψ:

максимальное давление на колонну

D_max = Р_max.n γ_f∑_уγ_n = 140*1,1*2,95*0,95=431,585 кН, где ∑_у – сумма ординат линии влияния ∑_у=0,475+0,841+1+0,633=2,95;

минимальное давление на колонну

D_min = Р_min.n γ_f∑_уγ_n = 30,2*1,1*2,95*0,95=93,1 кН;

тормозная поперечная нагрузка на колонну Т=Т_nγ_f∑_уγ_n = 4,83*1,1*2,95*0,95=14,89 кН.

Ветровая нагрузка.

Ветровая нагрузка на поперечную раму здания определяется с коэффициентом k, который учитывает изменение скоростного напора ветра в зависимости от высоты и типа местности.

Местность строительства относится к типу С [16, табл.6].

Нормативная ветровая нагрузка для Пензы равна w₀ =0,3 кПа =0,3 кН/м² [3].

Поправочные коэффициенты на изменение ветрового давления по высоте:

• при высоте от уровня земли до 5 м w_n1 =0,4*0,3=0,12 кПа

• при высоте 10 м w_n2 =0,4*0,3=0,12 кПа

• при высоте 20 м w_n3 =0,55*0,3=0,165 кПа

Согласно рис.4, вычислим значения нормативного давления на отметках верха колонн и покрытия:

на отметке 13,2

w_n4 =0,12 + [(0,165-0,12)/(20-10)](13,2-10)=0,1344 кПа;

на отметке 16,455

w_n5 =0,12 + [(0,165-0,12)/(20-10)](16,455-10)=0,149 кПа;

Рис. 4. К определению эквивалентного нормативного значения

ветрового давления

Переменный по высоте скоростной напор ветра заменяем равномерно распределенным, эквивалентным по моменту в заделке консольной балки длиной 13,2м:

Для определения ветрового давления с учетом габаритов здания находим по прил.4 [3] аэродинамические коэффициенты с_е =0,8 и с_е3= - 0,6. Тогда с учетом коэффициента надежности по нагрузке γ_f = 1,4 и шага колонн 12 м получим:

расчетная равномерно-распределенная нагрузка на колонну рамы с наветренной стороны w₁ = 0,123*0,8*1,4*12*0,95 = 1,57 кН/м;

то же, с подветренной стороны w₂ = 0,123*0,6*1,4*12*0,95 = 1,18 кН/м.

расчетная сосредоточенная ветровая нагрузка от давления ветра на ограждающие конструкции выше отметки 13,2

10,3 кН.

Расчетная схема поперечной рамы с указанием мест приложения всех нагрузок приведена на рис.5. При определении эксцентриситета опорных давлений стропильных конструкций следует принимать расстояния сил до разбивочных осей колонн в соответствии с их расчетными пролетами по приложениям VI – X [4].

Рис.5.Расчетная схема поперечной рамы