1.Курсовой проект по жбк БойкоЗаписка
.pdfМинистерство образования Республики Беларусь
Учреждение образования ” Полоцкий государственный университет имени Ефросинии Полоцкой”
Инженерно-строительный факультет Кафедра строительных конструкций
КУРСОВОЙ ПРОЕКТ
по дисциплине: «Железобетонные и каменные конструкции»
на тему: «Проектирование одноэтажного промышленного здания»
Выполнил: |
студент группы 20-ПГСзс-2 |
|
Бойко Р.В. |
Руководитель: |
Колтунов А.И. |
Новополоцк 2023
1
Министерство образования Республики Беларусь
Учреждение образования ” Полоцкий государственный университет имени Ефросинии Полоцкой”
Инженерно-строительный факультет Кафедра строительных конструкций
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА к курсовому проекту
по дисциплине: «Железобетонные и каменные конструкции»
на тему: «Проектирование одноэтажного промышленного здания»
Выполнил: |
студент группы 20-ПГСзс-2 |
|
Бойко Р.В. |
Руководитель: |
Колтунов А.И. |
Новополоцк 2023
2
Содержание
1.Общие положения
1.1 Краткая характеристика объекта проектирования
2 Компоновка здания
2.1Определение размеров колонн
2.2Привязка колонн и подкрановых балок к разбивочным осям
3. Расчет поперечной рамы здания
3.1.Cбор нагрузок
3.2.Статический расчёт поперечной рамы
3.3.Определение внутренних усилий.
4. Расчет сечения колонны
4.1Исходные данные для проектирования
4.2Расчет надкрановой части
4.3Расчет подкрановой части
5. Расчет внецентренно нагруженного фундамента
5.1 Исходные данные для проектирования
5.2.Определение размеров фундамента
5.3.Определение размеров плитной части фундамента
5.4.Расчет армирования плитной части фундамента
5.5.Расчет продольной арматуры стакана фундамента 6. Расчёт предварительно напряженной балки покрытия
6.1.Исходные данные для проектирования
6.2.Определение нагрузок
6.3.Определение усилий в сечениях балки.
6.4.Предварительный подбор продольной арматуры.
6.5.Предварительное напряжение арматуры и ee потери.
6.6.Расчёт прочности балки на действие поперечной силы
6.7.Расчет балки по образованию трещин
6.8.Определение прогибов балки.
6.9.Расчет балки по несущей способности и эксплуатационной пригодности на стадии изготовления
7 Список использованных литературных источников
4
4
5
5
5
6
6
10
13
15
15
15
17
23
23
23
24
25
28
31
31
31
32
32
34
37
37
38
39
42
3
1. Общие положения.
Курсовой проект «Проектирование одноэтажного промышленного здания» выполнен на основании:
−задания на курсовое проектирование;
−действующих нормативных документов Республики Беларусь.
Курсовой проект предусматривает разработку рабочих чертежей следующих железобетонных конструкций:
−колонны крайнего ряда по продольной оси;
−фундамента под колонну;
−балки покрытия. Исходные данные:
−пролёт здания – 14,8 м;
−количество пролётов – 2;
−отметка головки подкранового рельса – 9,7 м;
−длина здания – 60 м;
−шаг крайних колонн – 5 м;
−шаг средних колонн – 10 м;
−в каждом пролете два мостовых крана грузоподъемностью 15 т;
–тип стропильной конструкции покрытия – балка;
−условия эксплуатации – ХС2;
−район строительства – г. Витебск;
−сопротивление грунта – 0,3 МПа;
1.1 Краткая характеристика объекта проектирования
Одноэтажное промышленное здание отапливаемое. По конструктивному исполнению здание каркасного типа. Несущими конструкциями каркаса являются сборные железобетонные колонны, балки и плиты покрытия.
Тип колонн и геометрические размеры поперечного сечения колонн и балок устанавливаются в соответствии с исходными данными из условия обеспечения прочности и жесткости конструкций.
Плиты покрытия ребристые высотой 300 мм, шириной 2960 мм, длиной 4960 мм. Подкрановые балки – железобетонные предварительно напряженные высотой 1,4 м
(высота балки назначена из условия жесткости h = (1/8…1/10)l, где l – пролет подкрановой балки).
Наружные стены из ячеистого бетона толщиной 300 мм, высотой 1,2 м.
Фундаменты под колонны железобетонные монолитные стаканного типа. Опирание стеновых панелей осуществляется на фундаментные балки. Геометрические размеры фундаментов устанавливаются в соответствии с исходными данными из условия обеспечения прочности и жесткости конструкции фундамента и основания.
Пространственная жесткость и устойчивость здания обеспечиваются: в поперечном направлении – поперечными рамами, образованными колоннами, жестко защемленными в фундаменте, и фермами покрытия; в продольном –теми же колоннами, жестким диском покрытия, подкрановыми балками и стальными связями.
Вертикальные связи по колоннам выполнены из металлических уголков: по колоннам крайних и средних рядов связи запроектированы крестовыми. Связи по колоннам установлены ниже уровня подкрановых балок.
4
2 Компоновка здания
2.1 Определение размеров колонн
Высота надкрановой части ступенчатой колонны:
Нв ≥ Нкр + hпб + hр + а1 = 2,2 + 1,4 + 0,12 + 0,1 = 3,82 м,
где Нкр – высота крана [1];
hпб – высота подкрановой балки;
hр – высота кранового рельса (для крана грузоподъемность 15 т применяют рельсы типа КР-70, hр=120 мм) [2];
а1 – расстояние между верхом крана и низом конструкции покрытия (принимается не менее 100 мм).
Высота подкрановой части колонны
Нн ≥ Нокр – hпб – hр + а2 = 9,7– 1,4 – 0,12 + 0,15 = 8,33 м,
Где Нокр – отметка головки кранового рельса (по заданию); а2 – расстояние от уровня чистого пола (отм. +0.000) до обреза фундамента (принима-
ется равным 150 мм).
Полная высота ступенчатой колонны от обреза фундамента до верха оголовка Нк = Нв + Нн = 3,82 + 8,33 = 12,15 м
Окончательно назначаем полную высоту колонны из условия, что габаритный размер здания Н = Нк –а2 кратен модулю 0,6 м. Тогда Нк = 12,15 м.
Уточняем:
Колонны крайних и среднего ряда запроектированы сплошные переменного сечения исходя из условия: высота колонны Нк = 12,15м <14,4 м, грузоподъёмность крана до 30т.
Размеры поперечного сечения колонны крайнего ряда по осям А, В:
-надкрановая часть – ширина b = 500мм, высота hв = 600мм;
-подкрановая часть – ширина b = 500мм, высота hв = 800мм; Размеры поперечного сечения колонны среднего ряда по оси Б:
-надкрановая часть – ширина b = 500мм, высота hв = 600мм;
-подкрановая часть – ширина b = 500мм, высота hв = 800мм;
2.2Привязка колонн и подкрановых балок к разбивочным осям
Привязка колонн крайних рядов к продольным разбивочным осям принята нулевой
исходя из условий: высота от пола до низа стропильных конструкций Н = 12,15 м < 14,4 м, шаг крайних колонн 11м , грузоподъёмность крана Q =15т < 30т.
Расстояние от продольной разбивочной оси крайнего ряда колонн до оси подкрановой балки составляет
= b1+hВ/2+c-а = 260+600/2+60-0= 620 мм, где: b1 – размер крана;
hв – высота поперечного сечения надкрановой части колонны;
с – требуемый зазор между габаритом крана и гранью колонны, минимальный зазор равен 60мм;
а – привязка колонны к продольной разбивочной оси.
Расстояние от продольной разбивочной оси среднего ряда колонн до оси подкраново балки составляет
= b1+hВ/2+c-а = 260+600/2+60-0= 620 мм.
Расстояние от продольной разбивочной оси крайнего и среднего рядов колонн до оси подкрановой балки принимаем равным минимальному значению 750мм.
3. Расчет поперечной рамы здания
Расчёт поперечной рамы здания производим в программе Autodesk Robot Structural Analysis. Колонны и балку (элементы фермы) покрытия представлем в виде стержневых элементов. Принимаем шарнироное сопряжение балки с колоннами и жесткое сопряжение
5
колонн с фундаментамив уровне их обрезов. Схематичная расчетная схема элементов поперечной рамы здания приведена на рис. 1.
Рис. 3.1. Расчётная схема элементов поперечой рамы
3.1. Cбор нагрузок
Сбор постоянных нагрузок на 1м2 покрытия привден в таблице 1.
Таблица 1 - Сбор постоянных нагрузок на 1м2 покрытия
|
Характери- |
|
Расчетное |
|
|
стическое |
Частный |
||
|
значение |
|||
Вид нагрузки |
значение |
коэффициент |
||
нагрузки, |
||||
|
нагрузки, |
по нагрузке |
||
|
кг/м2 |
|||
|
кг/м2 |
|
||
|
|
|
||
1. Рулонный ковер из 2-х слоев |
|
|
|
|
кровельного материала (δ = 5 мм, γ |
9,5 |
|
12,825 |
|
= 5,5 кг/м2; δ = 3,5 мм, γ = 4 кг/м2) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2.Огрунтовка мастикой МБПГ |
1,03 |
|
1,391 |
|
(δ = 1 мм, γ = 1030 кг/м3) |
|
|||
|
|
|
||
3. Стяжка из цементно-песчаного |
|
|
|
|
раствора (δ = 30 мм, γ = 1800 |
54 |
|
72,9 |
|
кг/м3) |
|
1,35 |
|
|
4.Плиты ПТМ «РУФ-60» |
8 |
|
10,8 |
|
(δ = 50 мм, γ = 160 кг/м3) |
|
|||
|
|
|
||
5.Плиты ПТМ «РУФ-35» |
23 |
|
31,05 |
|
(δ = 200 мм, γ = 115 кг/м3) |
|
|||
|
|
|
||
6. Пароизоляция из 1 слоя кро- |
|
|
|
|
вельного материала (δ = 3,5 мм, |
4 |
|
5,4 |
|
γ = 4 кг/м2) |
|
|
|
|
7.Огрунтовка мастикой МБПГ |
1,03 |
|
1,391 |
|
(δ = 1 мм, γ = 1030 кг/м3) |
|
|||
|
|
|
||
|
|
|
|
|
8.Стяжка из цементно – песчаного |
|
|
|
|
раствора (δ = 10 мм, γ = 1800 |
18 |
|
24,3 |
|
кг/м3) |
|
|
|
6
9.Уклонообразующий слой из мо- |
|
1,35 |
|
нолитного полистеролбетона (δ = |
15 |
|
20,25 |
100 мм, γ = 150 кг/м3) |
|
||
|
|
|
|
10. Железобетонная ребристая |
|
|
|
плита |
160 |
|
216 |
(γ = 160 кг/м2) |
|
|
|
Итого: |
293,56 |
|
396,307 |
3.1.1. Постоянные нагрузки.
Определение нагрузки G1:
Нагрузка G1 представляет собой опорную реакцию шарнирно опертой балки, несущий собственный вес и вес конструкции покрытия с соответствующей грузовой площади.
G1 = (qрасч∙B∙L+Qбалки∙1,35 ) = 3,963∙5∙14,8+74∙1,35=393,16 кН6
qрасч- расчётная постоянная нагрузка от собственного веса покрытия, (кН/м2); В – шаг балок;
Qбалки – собственный вес балки при данном пролёте (кН); L – расчётный пролёт балки (м);
Определение G2:
Постоянная нагрузка от веса конструкции покрытия на среднюю колонну с учетом собственного веса подстропильной балки:
G2=GSd∙В∙L+GSk,б∙γG∙L+ GSk,пф∙γG∙Lпф +=3,963∙5∙14,8+5∙14,8∙1.35+5,5∙10∙1.35=467,41 кН,
Где L – длина балки Определение G3:
G3 представляет собой нагрузку от стеновых панелей и остекления, передающих нагрузку на колонну на отметке +8.330. Стеновые панели выполнены из керамзитобетона, толщина панелей 300мм, ρ = 900 кг/м3. Нагрузка от остекления равномерно распределена с интенсивностью qост = 0,5 кН/м2. Суммарная высота стеновых панелей hст = 3м. Высота остекления, передающего нагрузку на колонну hост. = 2,67м.
G3 = ρ∙0,3/100∙1,35∙B∙hст + qост∙B∙hост∙1,35 = 900∙0,3/100∙1,35∙5∙3+0,5∙5∙2,67∙1,35 =
63,69 кН.
Нормативная нагрузка на фундамент от веса стеновых панелей и остекления: Gфп = 900∙0,3/100∙1,35∙5∙1,8+0,5∙5∙6,53∙1,35 = 54,84 кН.
Определяем М3:
М3 представляет собой сосредоточенный момент из-за эксцентриситета силы G3 относительно оси надкрановой части колонны.
М3 = G3∙e0 = 63,69∙0,45= 28,66 кН∙м.
Определяем G4:
Это нагрузка от собственного веса подкрановой балки и рельса, действующая на колонну с эксцентриситетом. Погонный вес рельса qp = 0,53кН/м. Погонный вес подкрановой балки qп.б.= 10кН/м.
G4 = qp∙B∙1,35+ qп.б.∙B∙1,35 = 0,53∙5∙1,35+10∙5∙1,35= 71,08 кН.
Определяем М4:
М4 = G4∙0,35 = 71,08∙0,35 = 24,88 кН∙м.
Нагрузка от собственного веса колонн крайнего ряда по осям А, В:
– надкрановой части колонны |
q1 |
= 25∙1,35∙0,5∙0,6 |
= 10,125 кН/м |
– подкрановой части колонны |
q2 |
= 25∙1,35∙0,5∙0,8 |
= 13,50 кН/м |
Нагрузка от собственного веса колонны среднего ряда по осям Б:
– надкрановой части колонны |
q3= 25∙1,35∙0,6∙0,5 |
= 10,125 кН/м |
– подкрановой части колонны |
q4= 25∙1,35∙0,5∙0,8 |
= 13,50 кН/м |
7
3.1.2. Снеговая нагрузка.
sk = 1,45 + 0,60 (A −125) /100 (схема 2а для г. Витебска)
А-высота над уровнем моря(принимаем по заданию) sk = 1,45 + 0,60 (220 −125) /100=2,02 кН/м2
Характеристическое значение снеговой нагрузки на покрытие составляет
S= μi·Ce·Ct·sk = 0.8·1·1·2,02 = 1,616 кН/м2
μi – коэффициент формы снеговых нагрузок, 0,8 для крайних скатов ферм, 1,2 для центральных скатов, учитывающий образование снеговых заносов.
Се – коэффициент окружающей среды. Сt – температурный коэффициент.
G1=s∙В∙L/2∙γQ = 1,616∙5∙7,4∙1,5 = 89,69 кН. G2 = 2∙ G1 = 179,38 кН.
3.1.3. Крановая нагрузка.
Нормативная максимальная нагрузка от одного колеса на рельс подкранового пути
Fn,max = 14 т.
Общий вес крана G = 18,7 т. Вес тележки Gт = 3,7 т. Ширина крана В = 5600 мм. База крана А = 4400 мм.
Характеристическое значение сопутствующей вертикальной крановой нагрузки на одно колесо нагруженного крана Qr,(max) составляет
Q |
|
= |
Q |
h |
+Q |
c |
− Q |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
r,(max) |
|
n |
|
|
r,max |
||||
|
|
|
o |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= |
15+22,4 |
−14 |
= |
|
2 |
||||
|
|
|
4, 7т
,
где Qh=15 т– грузоподъемность крана; Qc=22,4 т– вес крана с тележкой;
no=2 – число колес с одной стороны крана.
Определяем ординаты линий влияния опорных реакций подкрановых балок.
5600 |
|
5600 |
4400 |
1200 |
4400 |
y=0,76 |
y=1 |
y=0,12 |
Рис. 3.2. Линия влияния опорных реакций подкрановых балок по крайней продольной оси.
5600 |
|
5600 |
4400 |
1200 |
4400 |
|
|
|
|
|
|
|
|
y=0,44 |
|
|
|
|
y=0,56 |
||
y=0,88 |
y=1 |
||||||
Рис. 3.3. Линия влияния опорных реакций подкрановых балок по средней продольной оси.
Расчетные вертикальные крановые нагрузки на колонны поперечной рамы составляют:
8
– на колонну крайнего
Q |
r,max |
|
= Q |
r,max |
|
n |
o |
|
|
|
|
y |
||
i=1 |
i |
|
|
||
|
Q |
|
= 140· (1+0,76+0,12) ·1.5 = 394,8 кН
|
|
|
|
no |
|
|
=47· (1+0,76+0,12) ·1.5 = 132,54 кН; |
Q |
|
= Q |
|
y |
|
|
|
|
r,(max) |
|
r,(max) |
i=1 |
i |
|
Q |
–
на колонну среднего ряда
|
|
|
|
n |
o |
|
|
= 140· (1+0,88+0,56+0,44) ·1.5 = 604,8 кН |
Q |
|
= Q |
|
|
y |
|
||
r,max |
r,max |
|
|
Q |
||||
|
|
i=1 |
i |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
n |
o |
|
Q |
|
|
|
|
|
|
r,(max) |
= Q |
r,(max) |
y |
|||
|
|
i=1 |
i |
|||
|
|
|
|
|
||
|
Q |
|
=47· (1+0,88+0,56+0,44) ·1.5 = 203,04 кН;
Расчетное максимальное значение горизонтальной крановой нагрузки составляет
HB,2=0.1·(Qh+ Gt)=0.1·(150+37)=18,7 кН.
3.1.4. Ветровая нагрузка.
Базовое значение скорости ветра составляет
vb=cdir·cseason·vb,o = 1·1·23 = 23м/с,
где vb,o = 23 м/с – основное значение базовой скорости ветра для г. Витебска. Базовое значение скоростного напора ветра составляет
q |
|
= |
1 |
ρ v |
2 |
= |
1 |
1, 25 |
2 |
= 330,625Па = 0,331кН / м |
2 |
b |
2 |
b |
2 |
23 |
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
Пиковое значение скоростного напора ветра составляет
q |
|
(z) = c |
|
(z) q |
|
=1.4 0,331 = 0.463кН / м |
2 |
, |
p |
e |
b |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
где ce(z)=1.4 – коэффициент экспозиции для IV типа местности.
Ветровое давление, действующее на внешние поверхности конструкций здания, составляет:
– с наветренной стороны (зона D) we=qp(ze)·cpe = 0.463·0.7 = 0.324 кН/м2;
– с подветренной стороны (зона E) we=qp(ze)·cpe = 0.463·(-0.5) = -0.232кН/м2,
Расчетные значения ветровой нагрузки на колонны поперечной рамы составляют:
– с наветренной стороны (зона D) Qw,1=cscd·we·B∙γQ = 1·0.324·5·1.5 = 2.43кН/м, Qw,2=cscd·we·B·h1∙γQ = 1·0.324·5·1.85·1.5 = 4.49кН;
– с подветренной стороны (зона E) Qw,1=cscd·we·B∙γQ = 1·(-0.232)·5·1.5 = -1.74кН/м,
Qw,2=cscd·we·B·h1∙γQ = 1·(-0.232)·5·1.85·1.5 = -3.22кН,
где cscd – конструкционный коэффициент, принят равным 1;
h1=1.85 м – высота панелей, расположенных выше отметки верха колонн.
9
3.2. Статический расчёт поперечной рамы.
Рис. 3.4. Поперечная рама с нумерацией стержней
Рис. 3.5. Схема загружения элементов рамы постоянной нагрузкой (ВН-1)
10