2.Содержание пояснительной записки

Основными этапами курсового проектирования, отражаемыми в пояснительной записке, являются:

• компоновка конструктивной схемы здания, разработка системы связей;

• расчет плиты покрытия;

• расчет балки или фермы покрытия;

• статический расчет поперечной рамы здания;

• расчет колонны крайнего или среднего ряда;

• расчет фундамента под колонну;

• расчет узла сопряжения несущих конструкций.

При компоновке конструктивной схемы здания необходимо назначить шаг ферм или балок (6 м — при шаге колонн 6 м и 6 или 12 м — при шаге колонн 12 м), а также принять тип колонн (при кранах грузоподъемностью 30 т и выше или высоте помещения более 12,0 м применяют двухветвевые сквозные колонны, в остальных случаях — сплошные). Отметку верха подкрановых консолей колонн можно определить по табл.1.

Таблица 3

Отметки верха подкрановых консолей колонн

Высота помещения (из задания), м		8,4	9,6	10,8	12,6	14,4
Отметка верха подкрановой консоли (м) при шаге колонн	6м	5,2	5,8	7,0	8,5	10,3
	12м	4,8	5,4	6,6	8,1	9,9

Размеры поперечных сечений колонн можно определить по табл. 2.

Таблица 4

Размеры поперечных сечений колонн

Часть колонны	Надкрановая				Подкрановая сквозной колонны
Шаг колонн, м	6		12		6			12
Вид размера	b	h	b	h	b	h	h1	b	h	h1
Размеры в см крайних колонн	50	40	60	60	50	100	25	60	130	30
Размеры в см средних колонн	50	50	60	60	50	140	25	60	160	30

Примечание:

b — ширина поперечного сечения колонны, h — высота поперечного сечения колонны, h₁ — высота поперечного сечения ветви.

Ширина поперечного сечения подкрановой части сплошной колонны принимается такой же как, и надкрановой, а высота — кратно 10 см в пределах 1/10…1/14 длины подкрановой части.

Шаг распорок сквозной колонны принимается в пределах (8…10) h₁, а высота поперечного сечения распорки — (1,5…2,0) h₁.

С учетом максимально допускаемой длины температурного блока, равной 72 м, необходимо назначить место температурного шва, затем разработать схему связей: вертикальных по колоннам и фермам, горизонтальных по нижним поясам ферм и распорок.

По результатам компоновки в пояснительной записке необходимо привести схематические план, продольный и поперечный разрезы здания с основными размерами и связями.

При выборе конструктивного решения ребристой плиты покрытия следует иметь в виду, что ее длина соответствует шагу ферм, а ширина принимается равной 1,5 или 3,0 м. Бетон рекомендуется тяжелый класса В20–В30. Предварительно напрягаемая арматура — класса А800 или А1000, продольная рабочая в поперечных ребрах — класса А400 , хомуты — А240, сетки В500. Также нужно определить основные размеры полки, поперечных и продольных ребер, задаться составом кровли.

При подсчете нагрузок собственный вес материалов можно определить по табл.22.1 [8], временную от снега — по табл.4 [12].

Расчеты по прочности нужно выполнить: для полки — только по нормальным сечениям, для поперечных и продольных ребер — по нормальным и наклонным сечениям. На основании этих расчетов в пояснительной записке необходимо привести эскиз конструктивного решения плиты с указанием размеров и армирования.

Расчеты по второй группе предельных состояний выполнить только для продольных ребер. Эти расчеты включают: определение геометрических характеристик поперечного сечения, назначение величины и определение потерь предварительного напряжения в арматуре, расчеты по образованию трещин, деформациям и раскрытию трещин. Следует обратить внимание, что при наличии или отсутствии трещин в растянутой зоне расчеты по деформациям выполняются по разным методикам. Если прогибы и ширина трещин существенно отличаются в ту или другую сторону от значений, допускаемых нормами [9], изменение величины преднапряжения и повторные расчеты можно не выполнять.

Расчеты в стадии изготовления, транспортировки и монтажа выполняются на нагрузку от собственного веса плиты и усилие предварительного обжатия. При этом коэффициент надежности по нагрузке к собственному весу равен 1,0, кроме того, эта нагрузка домножается на коэффициент динамичности, который принимается равным 1,4 при изготовлении и монтаже и 1,6 — при транспортировке.

При расчете в стадии изготовления прочность бетона принимается равной передаточной прочности, а в стадии транспортировки и монтажа — отпускной, которые должны быть не менее 70% от проектной. К расчетному сопротивлению бетона необходимо ввести коэффициент условия работы, который равен 1,2 для тяжелого бетона со стержневой напрягаемой арматурой.

Расчетная схема плиты — балка, свободно лежащая на двух опорах, которыми являются монтажные петли или прокладки, расположенные на расстоянии 30-80 см от торцов. Так как наибольшие усилия в плите возникают при транспортировке, проверку прочности и сопротивления образованию трещин достаточно выполнить только в этой стадии на отрицательные изгибающие моменты. Расчеты по раскрытию трещин можно не выполнять.

Примеры расчета плиты покрытия приведены в [3, с. 478–488; 5, с. 14–38; 6, с. 139–155], пример оформления рабочих чертежей — в [3, с. 486–487].

При проектировании главной несущей конструкции покрытия необходимо назначить вид фермы или балки (примеры — см. [1], c. 409, 410, 415) определить основные размеры и нагрузки, задать вид и класс бетона и арматуры. Определение усилий в балке выполнить как в свободно лежащей на двух опорах и загруженной равномерно распределенной нагрузкой. Конструктивный расчет балки в курсовом проекте достаточно выполнить по прочности нормальных и наклонных сечений в стадии эксплуатации и определить продольное и поперечное армирование.

Определение усилий в ферме можно выполнить любым известным способом строительной механики: аналитическим, графическим и др., вручную или с применением персонального компьютера. Можно пользоваться таблицами усилий в элементах аналогичных ферм от единичной нагрузки, имеющимися в учебной и справочной литературе. В курсовом проекте достаточно рассчитать только по прочности три элемента: верхний пояс, нижний пояс и наиболее нагруженный раскос ( или стойку в безраскосной ферме).

Кроме расчетов в пояснительной записке должны быть приведены рисунки (эскизы) балки или фермы покрытия с основными размерами и армированием.

Статический расчет поперечной рамы включает: определение основных размеров и принятие расчетной схемы, определение нагрузок и определение усилий. Следует иметь в виду, что при двух и более пролетах поперечную раму можно рассчитывать без учета верхнего смещения стоек при действии вертикальных и крановых нагрузок. В этом случае расчет сводится к определению усилий в отдельных стойках с нижним защемленным и верхним шарнирно опертым концами от действия приложенных непосредственно к этим стойкам нагрузок. Для удобства расчета усилия в стойках рамы определяются отдельно от каждой нагрузки, затем суммируются в наиболее невыгодных комбинациях.

Основными нагрузками на поперечную раму здания, которые должны быть учтены при выполнении курсового проекта, являются:

• постоянные: от веса покрытия, веса подкрановой балки и подкранового пути, веса колонны, стеновых панелей, остекления;

• временные: снеговая на покрытии, крановая вертикальная и горизонтальная от двух сближенных мостовых кранов, ветровая равномерно (или неравномерно) распределенная по высоте крайних стоек с наветренной и заветренной стороны и ветровая, собранная с покрытия и приведенная к сосредоточенной на уровне верха стоек.

Сейсмические нагрузки (при строительстве в таких районах) можно не учитывать.

Определение усилий в колонне может быть выполнено вручную или на ПК любым известным методом строительной механики. В курсовом проекте достаточно просто с помощью таблиц [1, прил. 12, с. 750–752; 3, с. 329–332; 5, табл. 13–17, с. 401–406; 6, табл.6.10, с. 177] определить горизонтальную реакцию на уровне верха колонны от каждой нагрузки, затем найти усилия в наиболее характерных сечениях от внешней нагрузки и горизонтальной реакции как в консоли, защемленной в фундаменте.

Значения усилий в разных сечениях колонны, полученные от отдельных нагрузок суммируются в двух сочетаниях:

• основные первые (все усилия от постоянных нагрузок и снеговой);

• основные вторые (все усилия от постоянных и всех невыгодных временных нагрузок, при этом усилия от временных нагрузок принимаются с коэффициентом сочетаний, равным 0,9, если их число 2 и более).

В каждом сочетании для всех расчетных сечений колонны нужно определить по три комбинации усилий: M_max и соответствующие N и Q; M_min и соответствующие N и Q; N_max и соответствующие M и Q. Затем для надкрановой и подкрановой частей колонны выбрать наиболее невыгодные комбинации усилий.

Конструктивный расчет колонны состоит из расчетов надкрановой и подкрановой частей и выполняется как для внецентренно сжатых элементов. Для двухветвевой колонны дополнительно нужно определить усилия в ветвях и распорках как в многоэтажной раме упрощенным методом.

Расчет внецентренно нагруженного фундамента под колонну производится на усилия в нижнем сечении колонны и включает: определение размеров подошвы, расчет на продавливание и расчет на изгиб.

По результатам расчетов колонны и фундамента в пояснительной записке необходимо привести эскизы конструктивного решения этих элементов с основными размерами и армированием.

Узел сопряжения несущих конструкций, подлежащий расчету, в курсовом проекте может быть выбран из числа следующих: опорный узел фермы, оголовок или консоль колонны, стакан фундамента; методика их расчета широко освещена в литературе.

Примеры расчетов конструкций поперечной рамы приведены в следующих источниках: балки покрытия — в [3, с. 488–495; 5, с. 39–46]; фермы — в [1, с. 725–734; 4, с. 207–226; 5, с. 69–78; 6,с. 156–161]; поперечной рамы, колонны и фундамента — в [1, с. 696–725; 3, с. 504–540; 4. с. 130–169; 5, с. 130–156, 168–178, 215–227; 6, с. 172–196; 7, с. 46–90].