Министерство образования и науки РФ

Федеральное агентство по образованию РФ

Пензенский Государственный Университет Архитектуры и Строительства

Кафедра Строительных конструкций

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к курсовому проекту по железобетонным конструкциям

на тему:

Проектирование одноэтажного промышленного

здания из сборных железобетонных конструкций

Автор проекта: Щербакова А.А.

Специальность: ПГС-44

Обозначение: КП-2079059-207201-070157-11

Руководитель проекта: Багдоев С.Г.

Проект защищен:

( дата) (оценка)

ПЕНЗА 2011

Содержание

1	Компоновка поперечной рамы и определение нагрузок
2	Проектирование стропильной конструкции. Безраскосная ферма
2.1	Расчет элементов нижнего пояса
2.2	Расчет элементов верхнего пояса фермы
2.3	Расчет элементов решетки
2.4	Расчет и конструирование опорного узла фермы
3	Проектирование колонны
3.1	Определение расчетных комбинаций усилий и продольного армирования
3.2	Конструирование продольной и поперечной арматуры и расчет подкрановой консоли
4	Расчет и конструирование монолитного внецентренно нагруженного фундамента под колонну
	Список литературы

1. Компоновка поперечной рамы и определение нагрузок.

ШАГ КОЛОНН В ПРОДОЛЬНОМ НАПРАВЛЕНИИ, М 6,00

ЧИСЛО ПРОЛЕТОВ В ПРОДОЛЬНОМ НАПРАВЛЕНИИ 6

ЧИСЛО ПРОЛЕТОВ В ПОПЕРЕЧНОМ НАПРАВЛЕНИИ 2

ВЫСОТА ДО НИЗА СТРОПИЛЬНОЙ КОНСТРУКЦИИ, М 13,20

ТИП СТРОПИЛЬНОЙ КОНСТРУКЦИИ И ПРОЛЕТ ФС-24

ГРУЗОПОДЪЕМНОСТЬ И РЕЖИМ РАБОТЫ КРАНА 32/5Н

ТИП КОНСТРУКЦИИ КРОВЛИ 4

ВИД БЕТОНА СТРОП. КОНСТР. И ПЛИТ ПОКРЫТИЯ ЛЕГКИЙ

ТИП И ТОЛЩИНА СТЕНОВЫХ ПАНЕЛЕЙ ПСП-240

РАЙОН СТРОИТЕЛЬСТВА КАЗАНЬ

ТИП МЕСТНОСТИ С

КЛАСС ОТВЕТСТВЕННОСТИ II

Компоновку поперечной рамы выполняем по данным индивидуального задания из типовых сборных элементов железобетонных конструкций. Конструктивную схему поперечной рамы составляем по общим требованиям типизации с учетом шага колонн и грузоподъемности мостовых кранов. Сборный железобетонный каркас здания проектируем с наличием связей в продольном направлении и разрезными сборными железобетонными подкрановыми балками.

Поперечную раму одноэтажного промышленного здания рассчитываем на действие постоянной нагрузки (от веса конструкций покрытия, стен, подкрановых балок и колонн) и временной, состоящей из крановых, снеговой и ветровой нагрузок. Величины нагрузок определяем, согласно [7], с учетом основных характеристик конструкций по [11,приложениям V – XV] и заданного класса ответственности здания.

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

Находим высоту надкрановой части колонн (H₂), принимая высоту подкрановой балки 0,8 м [11,приложение XII], а кранового пути 0,15м с учетом минимального габарита приближения крана к стропильной конструкции 0,1м и высоты моста крана грузоподъемностью 32/5Н H_к=2,75 м.[1,приложение XV]:

Н₂0,8+0,15+2,75+0,1=3,8 м.

С учетом унификации размеров колонн серии 1.424.1 [11,приложение V] назначаем. Н₂=3,9м.

Высоту подкрановой части колонн определяем по заданной высоте до низа стропильной конструкции 13,20 м и отметки обреза фундамента - 0,150 м при:Н₂=3,5м.

Н₁=13,20-3,9+0,15=9,45м.

Расстояние от верха колонны до уровня головки подкранового рельса соответственно будет равно:

y = 3,9– 0,8-0, 15 = 2,95м

Для назначения размеров сечений колонн по условию предельной гибкости вычислим их расчетные длины в соответствии с требованиями [2, табл. 32].

Результаты представлены в табл. 1.1.

Согласно требованиям [2,п. 5.3], размеры сечений внецентренно сжатых колонн должны приниматься так, чтобы их гибкость в любом направлении не превышала 120 (35).

Таблица 1.1 Расчетные длины колонн

Часть колонны	При расчете в плоскости поперечной рамы		В перпендикулярном направлении
	При учете нагрузок от крана	Без учета нагрузок от крана
Подкрановая H1=9,45м.	1,5* Н1=14,175м	1,2*(Н2+ Н1)=16,02м	0,8* Н1=7,56м
Надкрановая H2=3,9м.	2* Н2=7,8м	2,5* Н2=9,75м	1,5* Н2=5,85м

Следовательно, по условию максимальной гибкости высота сечения подкрановой части колонн должна быть не менее с=0,458 м, а надкрановой – b=0,279.

С учетом требований унификации для мостовых кранов принимаем поперечные сечения колонн для крайних колонн в надкрановой части 400×600мм. В подкрановой части для крайних колонн назначаем сечение 400×700мм, а для средней колонны- 400×700мм. В этом случае удовлетворяются требования по гибкости и рекомендации по назначению высоты сече­ния подкрановой части колонны в пределах 0,675....0,945м.

В соответствии с таблицей габаритов колонн [11, приложение V] и назначенными размерами поперечных сечений принимаем для колонн крайнего ряда по оси А номер типа опалубки 4, а для колонн среднего ряда по оси Б - 8.

Стропильную конструкцию по заданию принимаем в виде сегментной раскосной фермы типа ФС-24 из легкого бетона. По [11,приложение VI] назначаем марку балки 2ФС-24 с номером типа опалубочной формы 2 с максимальной высотой в середине пролета 2,95 м.

По [11,приложение XI] назначаем тип плит покрытия размером (номер типа опалубочной формы 2, высота ребра 300 мм, приведенная толщина с учетом заливки швов бетоном 70 мм).

Толщина кровли (по заданию тип 4) согласно [11,приложение XIII] составляет 100 мм.

По заданию проектируем наружные стены из сборных навесных панелей. В соответствии с [11,приложение XIV] принимаем панели из ячеистого бетона марки по плотности D900 толщиной 240мм (ПСП-240).

Результаты компоновки поперечной рамы здания представлены на рис 1.1 и 1.2.

Рис.1 Поперечный разрез одноэтажного трехпролетного промышленного здания.

Определяем постоянные и временные нагрузки на поперечную раму.

Постоянные нагрузки. Распределенные по поверхности нагрузки от веса конструкций покрытия заданного типа (рис 1.1) приведены в табл. 1.2.

Таблица 1.2 Постоянные нагрузки на 1 м² покрытия

Элемент покрытия	Норматив-ная нагрузка, кН/м2	Коэффициент надежности по нагрузке	Расчетная Нагрузка, КН/м2
Кровля:
Слой гравия, втопленный в битум	0,16	1,3	0,208
4х-слойный рубероидный ковер	0,12	1,3	0,156
Асфальтовая стяжка (= 20мм; = 18кН/м3)	0,36	1,3	0,468
Минераловатные плиты ( = 50 мм, =3,2 кН/м3)	0,16	1,3	0,208
Обмазочная пароизоляция	0,05	1,3	0,065
Ребристые плиты покрытия размером 3×6 м с учетом заливки швов (= 70 мм,  = 19,9 кН/м3)	1,393	1,1	1,532
Сегментная ферма (Vb=4,47 м3, пр-т 24м, шаг колонн 6 м, бетон легкий D1800)	0,618	1,1	0,680
Итого			3,317

С учетом коэффициента надежности по назначению здания = 0,95 (класс ответственности 2) и шага колонн в продольном направлении 6 м, расчетная нагрузка на 1 пог. м ригеля рамы будет равна: G= 3,317×0,95×6=18,91 кН.

Нормативная нагрузка от 1 м² стен панелей из поризованного бетона марки D900 при толщине 240 мм составит 9,9×0,24=2,376 кН/м², где 9,9 кН/м³ - плотность поризованного бетона, определяемая согласно [3,п. 2.13].

Нормативная нагрузка от 1 м² остекления в соответствии с [11,приложение XIV] равна 0,5 кН/м².

Расчетные нагрузки от стен и остекления оконных переплетов:

на участке между отметками 12,6 и 15,0

G₁=2,4×6×9,9×0,24×0,95×1,1=35,75кН;

на участке между отметками 9,0 и 12,6

G₂=(1,2×0,24×9,9+2,4×0,5) ×6×1,1×0,95=25,40кН;

на участке между отметками 0,0 и 9,0

G₃=(1,2×6×9,9×0,24+7,8×6×0,5) ×1,1×0,95=42,33кН.

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

Колонна по оси А, подкрановая часть с консолью:

G₄₁=(0,7×9,45+0,6×0,6+0,5×0,6×0,6) ×0,4×25×1,1×0,95=74,77кН;

надкрановая часть

G₄₂=0,6×0,4×3,9×25×1,1×0,95=24,45кН;

итого. G₄= G₄₁+ G₄₂=74,77+24,45=99,22кН;

Колонна по оси Б, подкрановая часть с консолями

G₅₁=(0,7×9,45+2×0,6×0,7+0,7×0,7) ×0,4×25×1,1×0,95=83,03кН;

надкрановая часть

G₅₂= G₄₂=24,45кН;

итого G₅= G₅₁+ G₅₂=83,03+24,45=107,48 кН.

Расчетная нагрузка от собственного веса подкрановых балок [11,приложение XII] и кранового пути (1,5 кН/м) будет равна:

G₆=(35+1,5×6) ×1,1×0,95=45,98кН.

Временные нагрузки. Снеговую нагрузку для расчета поперечной рамы принимаем равномерно распределенной во всех пролетах здания. Для заданного района строительства

(г. Казань) по [7] определяем нормативное значение снегового покрова S₀=1,5кПа (район IV) и соответственное полное нормативное значение снеговой нагрузки P_c= S₀*=1.5*1=1.5кПа (при определении коэффициента не учитываем возможность снижения снеговой нагрузки с учетом скорости ветра). Коэффициент надежности для снеговой нагрузки . Тогда расчетная нагрузка от снега на 1 м ригеля рамы с учетом класса ответственности здания составит:

P_sn=1.5×1,4×6,0×0,95=11,97 кН/м

Крановые нагрузки. По приложению XV находим габариты и нагрузки от мостовых кранов грузоподъемностью Q = 32т: ширина крана B_k=6,3м; база крана A_k=5,1м; нормативное максимальное давление колеса крана на подкрановый рельс P_max=260 кН; масса тележки Q_т=8,7т; общая масса крана Gк=35 т.

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

Рис.2 Линия влияния давления на колонну и установка крановой нагрузки в невыгодное положение

P_min=0.5× (Qт + Qк) – P_max=0, 5× (313,9 + 35×9, 81) – 260= 68,6 кН

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

T_n=0,5×0,05× (Qт + Qк) = 0,5×0,05× (313,9+8,7×9,81)=9,98 кН

Расчетные крановые нагрузки вычисляем с учетом коэффици­ента надежности по нагрузке = 1,1 согласно [7, п. 4.8].

Определим расчетные нагрузки от двух сближенных кранов по линии влияния (рис. 2) без учета коэффициента сочетания W:

максимальное давление на колонну:

D_max= P_max×_y×_n=260×1,1×1,95×0,95=529,82 кН, где - сумма ординат линии влияния

минимальное давление на колонну:

D_min= P_min×_f×_y×_n=68,6×1, 1×1,95×0,95=139,79 кН;

тормозная поперечная нагрузка на колонну:

T=T_n×_f×_y×_n=9,98×1, 1×1,95×0,95=20,34 кН;

Ветровая нагрузка. Г.Казань расположен во II ветровом районе по скоростным напорам ветра. Согласно [7, п. 6.4] нормативное значение ветрового давления равно = 0,30 кПа.

Рис.3. К определению эквивалентного нормативного значения ветрового давления.

Для заданного типа местности A с учетом коэффициента k (см. [7, табл. 6]) получим следующие значения ветрового давления по высоте здания:

на высоте до 5 м w_n1=0,4×0,30=0,12 кПа;

на высоте 10 м; w_n2=0,4×0,30=0,12 кПа;

на высоте 20 м. w_n3=0,55×0,30=0,165кПа;

Согласно рис 3, вычислим значения нормативного давления на отметках верха колонн и покрытия:

на отметке 13,20 м:

w_n4=0,135кПа;

на отметке 16,84м:

w_n5=0,151 кПа;

Переменный по высоте скоростной напор ветра заменяем равномерно распределенным, эквивалентным по моменту в заделке консольной балки длиной 13,20 м:

Wn=2×(0,12×5²/2)+((0,12+0,12)/2×(10-5))×(5+((10-5)/2)+(0,12+0,135)/2×(13,2-10)×(10+(13,2-10)/2)/13,2²=0,123кПа

Для определения ветрового давления с учетом габаритов здания находим по [7, прил. 4] аэродинамические коэффициенты и c_е3= -0,4. Тогда с учетом коэффициента надежности по нагрузке и шага колонн 6 м получим:

расчетная равномерно распределенная нагрузка на колонну рамы с наветренной стороны. W₁=0,123×0,8×6×1,4×0,95=0,78 Кн/м;

то же, с подветренной стороны. W₂=0,123×0,4×1,4×6×0,95=0,39Кн/м;

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

W=(w_n4+w_n5)/2×(h₅-h₄)×(c_е-c_е3)×_f×_n×L=(0,135+0,151)/2×(16,84-

-13,2)×(0,8+0,4)×1,4×6,0×0,95=4,98 кПа.