Введение

Одноэтажные производственные здания каркасного типа широко распространены во многих отраслях промышленности и сельского хозяйства. Их основные несущие конструкции: балочно-стоечные поперечные рамы, связанные в продольном направлении фундаментами, обвязочными и подкрановыми балками, плитами перекрытия и другими элементами каркаса. Основные элементы поперечной рамы: фундаменты, колонны и несущие покрытия (ригели, балки, фермы).Поперечная рама воспринимает постоянные нагрузки (вес конструкций каркаса) и временные (крановые, снеговую и ветровую).

В разрабатываемом курсовом проекте рассчитывается железобетонный каркас одноэтажного производственного здания согласно основным принципам расчета, конструирования и компоновки железобетонных конструкций.

Поперечник одноэтажного промышленного здания представляет раму, состоящую из колонн, защемленных в уровне верха фундаментов и шарнирно-связанных по верху фермами. Фермы в расчете рассматриваются как абсолютно жесткие (недеформируемые) стержни.

В данном промышленном здании устройство фонарей не предусматривается—цех оборудован лампами дневного света. Конструктивной схемой предусмотрено наличие мостового кранового оборудования.

Цель курсового проекта— закрепление и углубление знаний полученных в процессе изучения курса «Железобетонные конструкции» и применение практических навыков в области расчета и конструирования несущих конструкций одноэтажного промышленного здания.

Исходные данные на проектирование:

- пролет – 22 м;

- шаг колонн – 7 м;

- количество шагов колонн – 10;

- грузоподъёмность крана – 15/3 т;

- несущая стропильная конструкция – ферма сегментная;

- район строительства - г. Могилев;

- схема поперечной рамы здания – трехпролетная;

-сопротивление грунта – 380 кПа.

.

1. Компоновка и проектирование основного варианта конструктивного решения 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.

В зданиях с мостовыми кранами грузоподъемностью Q=15 т или Q=20 т , шаге колонн 6-8 м и высоте от пола до низа несущей конструкции H<16,2 м применяется нулевая привязка колонн, а при шаге колонн 9-12 м , высоте помещения H≥8,4 м и грузоподъемностью Q≥30 т наружные грани колонн смещаются в наружную сторону от продольных разбивочных осей на 250 мм. Так как в задании на проектирование Q = 15 т., шаг колонн – 7 м, то привязка колонн к координационным осям будет нулевой.(Рисунок 1 ).

а) б) в)

Рисунок 1 - Привязки колонн к координационным осям.

Геометрические оси средних колонн должны совпадать с продольной разбивочной осью. Геометрические оси торцевых колонн и поперечных температурных швов смещаются с поперечной оси внутрь здания на 500 мм. Геометрические оси средних колонн совпадают с продольными соответствующими осями. Длина температурного блока принимается как для отапливаемого здания – 48 м (рисунок 1, б, рисунок 2).

Расстояние от разбивочной оси ряда до оси подкрановой балки λ=750 мм, так как грузоподъемность кранов Q≤50 т.

Рама решается с жестким сопряжением стоек (колонн) с фундаментами и шарнирным сопряжением стоек с ригелем. При шарнирном соединении возможна независимая типизация ригелей и колонн, так как в этом случае нагрузки, приложенные к одному из элементов, не вызывают изгибающих моментов в другом. Шарнирное соединение ригелей с колоннами упрощает их форму и конструкцию стыка, отвечает требованиям массового заводского производства и, как более экономичное, принято в качестве типового соединения. Шарнирное сопряжение осуществляется при помощи анкерных болтов, выпускаемых из колонн, на которые заводят вырезы опорных листов ригелей с последующей сваркой закладных элементов ригеля и колонны.

Рисунок 2 – Привязка колонн к разбивочным осям.

В качестве ригеля применяем сегментную ферму пролетом 22 м.

Стойки рамы, принимаем как сплошные колонны.

Для крана с Q=15т предварительно выбираем колонну 2К84-4 с H=9300мм; h=5800мм.Размеры сечения колонн в надкрановой части назначаем с учетом опирания ригелей на торец колонны. Высота сечения h₁, для средних колонн составляет 600 мм, для крайних колонн 380 мм. Ширина сечения b средних и крайних колонн равно 400 мм. Высота сечения подкрановой части h₂ для средних колонн

h₂ =800 мм, для крайних - h₂ = 600 мм.

Рисунок 3 – Колонна 2К84-4

Рисунок 4 – Сечение колонн.

Определение размеров колонны по высоте

Рисунок 5 – Определение размеров колонны по высоте

Полная высота колонны определяется по формуле:

, (1.1)

где - надкрановая часть колонны,

- подкрановая часть колонны,

Н₃ – глубина заделки колонны

Определяем высоту надкрановой части колонны:

H₁=H_кр+h_р+h_пб+а₂ (1.2)

где Н_кр –высота крана, (для крана с Q=15т принимаем Н_кр=2300мм)

- высота подкрановой балки (принимаем т. к. , а шаг

колонн )

- высота подкранового рельса (принимаем рельс КР70 с )

- зазор между краном и стропильной конструкцией, принимаем .

Подставляем необходимые данные в формулу (1.2) и получаем значение высоты надкрановой части колонны:

H₁=2300+120+1000+180=3600мм

Определяем высоту подкрановой части колонны

, Определяем высоту помещения:

(1.3)

- расстояние от уровня пола до обреза фундамента, принимаем .

С учетом требований унификации высота помещения принимается , тогда корректируем высоту подкрановой части:

(1.4)

Высота до головки кранового рельса:

Глубину заделки колонны принимаем большей из двух значений:

, (1.5)

, (1.6)

где - высота сечения подкрановой части, для крайних колонн - ,

- ширина сечения, для крайних и средних колонн .

Принимаем Н₃=600мм

Высота колонны определяется как:

, (1.7)

Найдем численное значение высоты колонны:

.

С учетом глубины заделки колонны найдем полную высоту колонны по формуле (1.1):

Рисунок 5-Конструктивная схема поперечной рамы.

Фундаменты под колонны устраиваются железобетонные стаканного типа. Верх стакана фундамента располагается на глубине 150 мм ниже отметки чистого пола. Отметка низа фундамента регламентируется конструктивными требованиями и районом строительства.

Система связей служит для обеспечения пространственной жесткости здания, т.е. его способности сопротивляться воздействию горизонтальных нагрузок (ветровых и крановых).

Рисунок 6 – Система связей.

а) вертикальные связи (по колоннам и по стропильным конструкциям);б) горизонтальные связи (по нижнему и верхнему поясу стропильныхконструкций; в) связи фонаря.1 – вертикальные связи по колоннам; 2 – то же по стропильным конструкциям; 3 – распорки; 4 – горизонтальные связевые фермы по нижнему поясу; 5 – то же по верхнему; 6 – распорки по коньку; 7 – го­ризонтальные связи по фонарю; 8 – то же вертикальные.

Пространственная жесткость здания в поперечном направлении обеспечивается расчетом и конструкцией поперечной рамы, т.к. устройство специальных связей препятствовало бы технологическому процессу. Поэтому жесткость здания в поперечном направлении обеспечивается защемлением колонн в фундаментах и достаточной изгибной жесткостью колонны (сечение колонны развито в поперечном направлении).

Пространственная жесткость в продольном направлении обеспечивается установкой вертикальных и горизонтальных связей и распорками из стального проката (рисунок 5).

Вертикальные связи устанавливают:

- по продольным рядам колонн в середине температурного блока на высоту от пола до низа подкрановых балок. По конструкции они могут быть: крестовые (одно или двухъярусные) и портальные (по внутренним рядам колонн). При такой конструкции необходимость в расчете продольной рамы отпадает.

- по стропильным конструкциям в торцах температурного блока. Они выполняются в виде вертикальных связевых ферм с крестовой решеткой, их связывают железобетонными или стальными распорками по верху колонн.

Горизонтальные связи.

Устойчивость сжатого пояса ригеля из его плоскости обеспечивается плитами покрытия. При наличии фонарей сжатый пояс имеет свободную длину, равную ширине фонаря. Для исключения потери его устойчивости из плоскости по коньку устраивают распорки, которые в край­них пролетах температурного блока крепят к горизонтальным стальным фермам. При достаточно больших высотах и пролетах здания на уровне низа стропильных конструкций или на уровне крановых путей устанавливают горизонтальные связи в виде ферм из стальных уголков в торцах блока.