Введение
В разрабатываемом курсовом проекте рассчитывается железобетонный каркас одноэтажного однопролетного производственного здания согласно основным принципам расчета, конструирования и компоновки железобетонных конструкций. Крайние колонны каркаса сплошные. Конструкции покрытия: плиты ребристые шириной 2.2м, несущая стропильная конструкция – ферма с параллельными поясами.
Применявшиеся ранее железобетонные подкрановые балки были очень недолговечны и быстро выходили из строя вследствие плохого восприятия динамической нагрузки. Сейчас они полностью вытеснены стальными подкрановыми балками, поэтому в проекте расчет балки не проводим.
Исходные данные на проектирование:
- пролёт: 22м,
- шаг колонн: 12м,
- количество шагов колонн: 11,
- грузоподъемность крана: 20/5т,
- район строительства: г. Березино.
1 Компоновка несущей системы здания
Компоновка конструкций схемы здания состоит из выбора сетки колонн, внутренних габаритов здания, выбора конструкции покрытия, разбивки здания на температурные блоки, выбора системы связей для обеспечения пространственной жесткости здания, привязки колонн к разбивочным осям здания и т.п.
Компоновку поперечной рамы начинают с установления основных габаритных размеров элементов конструкций в плоскости рамы. Вертикальные габариты здания зависят от технологических условий производства и определяются расстоянием от уровня пола до головки кранового рельса и расстоянием от головки кранового рельса до низа конструкций покрытия.
Принимаем высоту до головки подкранового рельса 14м.
Высота нижней части колонны:
Н2 H'–(hпб+hр)+а1 (1.1)
где H' – высота до головки подкранового рельса,
hпб – высота подкрановой балки принимаем 1м,
hр – высота подкранового рельса принимаем 0,12м,
а1-расстояние от уровня пола до обреза фундамента 0,15м.
Н2 9–(0,12+1,2)+0,15=7,83м. Принимаем Н2=8,4м
Определяем высоту надкрановой части колонны:
Н1=Нкр+(hпб+hр)+а2 (1.2)
где Нкр-высота мостового крана 2,4м
а2-зазор от крана до низа стропильных конструкций принимаем 0,3м
Н1=2,4+(1,2+0,12)+0,1=3,82м.
Расчётная высота помещения составляет:
Н0= Н1+Н2-a1=3,82+8,4-0,15=12,07м.
Принимаем высоту помещения с учётом унификации основных размеров здания Н0=12,6м.
Н1=Н0-Н2=12,6-8,4=4,2м.
Таким образом высота до головки кранового рельса:
H'= Н0 - Н1+(hпб+hр)=12,6-4,2+(1+0,12)=9,52м,
Привязку крайних колонн к разбивочным осям принимаем 250мм.
Определяем размеры сечения колонн.
Для крайней колонны в подкрановой части должна составлять не менее 1/10Н2=8,4/10=0,84м, принимаем высоту сечения h2=1,0м. Ширину сечения принимаем в=0,5м.
В надкрановой части из условия опирания балки принимаем h1=0,6м, в=0,5м.
Глубина заделки колонны в фундамент:
Нз=1,0∙l=1,0∙1.0=1.0м.
Принимаем наибольшее Нз=1.0м;
тогда полная высота колонны равна:
Н0=Н1+Н2+Н3=4,2+8,4+1.0=13,6м.
Рисунок 1.1- Определение размеров здания по высоте
2 Расчет и конструирование железобетонной ребристой плиты покрытия
2.1 Исходные данные для проектирования плиты
Плита изготавливается из тяжелого бетона класса С30/37 с механическим натяжением арматуры на упоры и последующей тепловой обработкой конструкции.
Расчетные характеристики бетона:
-fck=30 МПа,
- fcd=fck/c=30/1,5=20 МПа,
-fctd= fctk/γс , fctk=2,0, fctd=2,0/1,5=1,33 МПа,
-fcm=38 МПа,
-fctm=2,9 МПа.
-относительная деформация εcu=3,5‰;
Для бетонов класса С12/15-С50/60:
-ωс=0,81 – коэффициент, характеризующий работу бетона в сжатой зоне;
-k2=0,416 – коэффициент, определяющий положение равнодействующей напряжений в сжатой зоне бетона;
-с0= ωс / k2=0,81/0,416=1,947,
- Еcm=41·0,9·103 =36,9·103 МПа (при марке бетонной смеси по удобоукладываемости ЖЗ).
Обжатие бетона производится при передаточной прочности, составляющей 70% от проектной, что соответствует классу бетона С20/25. Режим передачи предварительного напряжения на бетон принят плавный.
Расчетные характеристики бетона С20/25:
-fck=20 МПа,
- fcd=fck/c=20/1,5=13,3 МПа,
-fcm=28 МПа,
-fctm=2,2 МПа.
- Еcm=35,1·103 МПа
Напрягаемая арматура продольных ребер плиты принята стержневая периодического профиля класса S800 :
- fрk= f0,2k=800 МПа;
- fрd=640 МПа;
- Ер=2·105 МПа.
В ребрах плиты устанавливаются сварные каркасы с продольными стержнями класса S500 и поперечными класса S240. Полка плиты армируется сварными рулонными сетками из арматурной проволоки класса S500.
Для арматуры класса S500 принимаем по таблице:
- fyk=500 МПа;
- fyd=435 МПа (Ø6-22);
- fyd=417 МПа (Ø4-5);
- Еs=2·105 МПа.
Для арматуры класса S240 принимаем по таблице:
- fyk=240 МПа;
- fyd=218 МПа;
- Еs=2·105 МПа.
Петли для подъема плиты приняты из стали класса S240 марки ВСт3пс2 и установлены в продольных рёбрах на расстоянии 0,5 м от торца плиты.
Плита имеет размеры в плане 12 х 2,2 м.