Министерство образования и науки Украины
Национальная академия природоохранного и курортного
строительства
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
К КУРСОВОМУ ПРОЕКТУ №2
по курсу: «Железобетонные конструкции».
Тема: «Расчёт и конструирование сборных и монолитных железобетонных конструкций каркаса одноэтажного производственного здания».
Симферополь 2007г
Содержание.
1.Исходные данные 2
2.Конструктивное решение здания 3
3.Статический расчет рамы 3
3.1.Компановка рамы 3
3.2.Сбор нагрузок на раму 8
4.Расчет и конструирование колонны по оси Б 19
4.1.Конструирование колонны 22
5.Проектирование фундамента под колонну по оси Б 24
5.1.Сведения о материалах 24
5.2.Определение усилий 24
5.3.Расчет арматуры фундамента 29
5.4.Расчет подколонника 30
5.5.Конструирование фундамента 31
6.Расчет и конструирование сборной предварительно напряжённой
арки пролётом 36 м. 32
6.1. Сведения о конструкциях 32
6.2. Расчётный пролёт и нагрузки. 32
6.3. Геометрические характеристики и усилия в сечениях арки. 32
6.4. Расчёт прочности затяжки. 39
6.5. Определение потерь предварительного напряжения арматуры затяжки. 39
6.6. Расчёт трещиностойкости затяжки 41
6.7. Проверка прочности затяжки при обжатии бетона. 41
6.8. Расчёт прочности нормальных сечений верхнего пояса арки. 41
6.9. Расчёт прочности наклонных сечений арки. 47
6.10. Расчёт прочности и трещиностойкости подвески. 48
6.11. Конструирование арки 49
7.Список использованной литературы 50
1. Исходные данные.
1. Количество кранов и их грузоподъемность Q=2х150 кН (средний режим);
2. Пролёт здания В=36м
3. Количество пролётов - 1
4. Длина здания L=108м
5. Высота от пола помещения до головки подкранового рельса Hгол.р=12 м;
6. Место возведения сооружения - Севастополь:
7. Нормативное сопротивление грунта основания Rnгр=0,26 МПа = 260 кН/м2;
8. Материал стен – кирпич
Ветровая нагрузка W0=46кгс/м2=0,46 кПа = 0,46 кН/м2;
При гололеде WB=25кгс/м2=0,25 кПа = 0,25 кН/м2
Снеговая нагрузка S0=77кгс/м2= 0,77 кПа =0,77 кН/м2.
Таблица 1.1.
Грузоподъемность
Пролёт
LK
Габаритные размеры
Давление колеса на крановый рельс
Масса
Главного крюка
ВК
В1
НК
тележки
крана
Рmax
Рmin
кН
м
мм
т
150
34,5
5000
6300
260
2400
250
58
8,5
46,5
Высота рельса
Рисунок 1.1. Схема мостового крана.
2. Конструктивное решение здания.
При пролете здания 36м и грузоподъемности крана 15т оптимальное решение компоновки здания - с шагом колонн 12м. Колонны сквозные двухветвевые, с привязкой 250мм. Здания разделено поперечным температурным швом на два блока 60 и 48м. Колонны жестко защемлены в фундаментах стаканного типа. Ригель здания- 36м сборная арка. Арка является экономичным решением сборных большепролетных покрытий. Применим двух шарнирную арку с предварительно напряженными затяжками. По арке укладываем ребристые плиты покрытия 3х12м.
3. Статический расчет рамы.
3.1 Компоновка рамы.
Для выполнения статический расчета конструкций здания или сооружения используем компьютерный расчет с помощью программного комплекса “Лира”.
“Лира”- это многофункциональный программный комплекс для автоматизированного проектирования и конструирования, численного исследования прочности и устойчивости конструкций.
Выполняем компоновку конструктивной схемы здания
Размеры поперечных сечений двухветвевых колонн рекомендуется назначать исходя из размеров типовых конструкций.
Размеры колонн приведены на рисунке 3.1.1.
Привязка крайних колонн к продольным разбивочным осям принимается равной 250 мм.
Расчётная схема и конструктивная схема поперечной рамы изображена на рис. 3.1.2. и 3.1.3.
В качестве расчетной схемы следует принимать пространственную раму, состоящую из плоских рам, объединенных покрытием в пространственный блок.
Нагрузки от веса покрытия, снега, ветра принимают действующим ко всем поперечным рамам, а нагрузки от вертикального и горизонтального действия крана прикладывают ко второй от торца блока поперечной раме.
Моделируем в ПК “Лира” расчетную схему здания, сначала как плоскую регулярную раму (рис.3.1.4.), а затем задаем жесткость элементам и путем копирования получаем пространственную модель (рис.3.1.5.).
Выполняем сбор нагрузок и прикладываем их к раме.
Рис.3.1.5.Пространственный каркас здания.
3.2 Сбор нагрузок на раму.
Таблица 3.2.1
Сбор нагрузок на покрытие на 1 м2
Вид нагрузки
Нормативная нагрузка, при
Расчётная нагрузка, при
ПОСТОЯННАЯ:
- слой гравия, втопленного в дёгтевую мастику
- три слоя рулонного ковра на дёгтевой мастике
- цементно-песчаная стяжка – 30 мм ();
- утеплитель (минераловатная плита) – 100 мм
();
- панель покрытия с бетоном замоноличивания
ВСЕГО:
Принята к расчету:
0,18
0,09
0,6
0,1
0,05
2,2
qn=3,17
1,3
1,1
0,234
0,117
0,78
0,13
0,065
2,42
q=3,681
3,7
ВРЕМЕННАЯ:
- снеговая (с=1), для I снегового района
sn=0,77
1,4
1,078
Постоянные нагрузки
Масса сборной предварительно напряженной арки .
Масса балки покрытия
Расчетная нагрузка на колонну от покрытия :
Расчетная нагрузка от веса подкрановой балки 114,7 кН и подкранового пути 1,5 кН/м на колонну.
Нагрузка от веса керамзитобетонных панелей (; )
Снеговая нагрузка для г.Севастополь (I снеговой район)
Крановые нагрузки.
Расчетное максимальное давление на колонну от двух сближенных кранов определяют по линии влияния давления на колонну (Рис.3.1.) и коэффициентом надежности по нагрузке , по нагрузке .
Рис 3.2.1. Установка крановой нагрузки в невыгодное положении
е и линия влияния давления на колонну.
Нормативная горизонтальная нагрузка на одно колесо
,
где - масса крана,
- масса подкрановой тележки.
Расчетная тормозная горизонтальная нагрузка на колонну от двух сближенных кранов
Горизонтальная сила от поперечного торможения крана приложена к колонне на уровне верха подкрановой балки на отметке 13,1м.
Ветровая нагрузка.
Скоростной напор ветра на высоте 10м над поверхностью земли для III района
г.Севастополь
Аэродинамический коэффициент с наветренной стороны с=0,8,
с заветренной с=-0,6.
Коэффициент надежности по нагрузке .
Ветровую нагрузку в пределах высоты колонны до отметки 10м принимаем равномерно распределенной, а от отметки 10м принимаем с учетом изменения напора по высоте при среднем значении коэффициента увеличения скоростного напора ветра согласно табл. 3.2.
табл. 3.2.2.
Высота
здания, м
Коэфф. увелич. cкоростного напора
10
1.0
20
1.25
40
1.5
Нагрузка от ветра с подветренной стороны:
Отметка 10,0м ;
Отметка 10,7м ;
Отметка 12,5м ;
Отметка 16,2м ;
Отметка 21,2м ;
Нагрузка от ветра с заветренной стороны:
Отметка 16,2 м ;
Выполняем расчет от различных загружений каркаса. Составляем таблицу сочетаний усилий в соответствии с ДБН “Нагрузки и воздействия” 1.2-2-06 и нормами на проектирование ж.б. конструкций.
Получив всю информацию о напряженно-деформированной состоянии всех элементов расчетной схемы, переходим к конструированию колонны
Рис.3.2.8.Расчетная схема колонны.
4. Расчет и конструирование колонны по оси Б.
Расчет и конструирование колонны проводим в пк “Лира” приложение “Лир-АРМ”
Задаемся типами материалов колонны:
Бетон тяжелый класса В 20, подвергнутый тепловой обработке при атмосферном давлении, Rb=11,5 МПа; Rbt=0,9 МПа; Eb=27×103 МПа (СНиП 2.03.01-84, табл.13 и 18). Арматура класса А-III, d>10 мм, RS=RSC=365 МПа, ES=2×105 МПа. Поперечная арматура класса А I, RS=225 МПа, RSw=175 МПа, Es=2.1×105 МПа (СНиП 2.03.01-84, табл.22 и 29).
Производим расчет и получаем требуемые площади арматуры.
Рис.4.1.Расчетная схема колонны.
4.1.Конструирование.
Рис.4.1.1. Армирование надкрановой и подкрановой части колонны.
Рис.4.1.2. Армирование сечений колонны.
5. Проектирование фундамента под колонну по оси Б
5.1. Сведения о материалах
Условное расчетное сопротивление грунта R0=0,22 МПа. Глубина заложения фундаментов по условиям промерзания грунтов Н1=1,65 м.
Определение глубины заложения фундамента в зависимости от глубины промерзания грунта основания:
где: - коэффициент, принимаемый для Крыма равным 0,7;
- коэффициент учета теплового режима здания (для неотапливаемого промышленного здания);
.
Бетон тяжелый класса В12,5, Rb=7,5МПа, Rbt=0,66 МПа, gb2=1,1; арматура из горячекатаной стали класса A-II, RS=280 МПа. Вес единицы объёма материала фундамента и грунта на его обрезах
5.2. Определение усилий .
Для определения значений усилий действующих на верхний срез фундамента в расчетной схеме (пк “Лира”) заменим подкрановую часть колонны рассчитываемого фундамента стержнем типа “КЭ-10”, численно описывающий геометрическую характеристику и жесткость сквозного сечения.
- жесткость элемента на осевое сжатие.
- жесткость элемента на изгиб в плоскости y
- жесткость элемента на изгиб в плоскости z
- первая координата ядра сечения
- вторая координата ядра сечения
q – погонный вес (для автоматического определения собственного веса)
Расчёт выполняем на наиболее опасную комбинацию расчётных усилий
Расчётные значения усилий
Нормативные значения усилий
M = 1487,0 кН×м
Mn = 1293,1 кН×м
N = 2507,9 кН
Nn = 2180,8 кН
Q = 103,7 кН
Qn = 90,2 кН
Нормативное значение усилий определено делением расчётных усилий на усреднённый коэффициент надёжности по нагрузке .
Определение геометрических размеров фундамента.
Глубину стакана фундамента принимаем Han = 120 см, что должно быть не менее:
Han ³0,5+0,33×h=0,5+0,33×1,4=0,962 м, где h=1,4 м – больший размер сечения всей колонны; не менее Han³1,5×bcol=1,5×0,6=0,9 м, где bcol=0,6 м – больший размер сечения ветви; и не менее Han³30d=30×2,8=84 см, где d=2,8 – диаметр продольной арматуры колонны. Расстояние от дна стакана до подошвы фундамента принято 250 мм, тогда минимальная высота фундамента Hf=1200+250=1450 мм. Принимаем Hf=1800 мм (кратно 300 мм), тогда глубина заложения фундамента H1=1500+150=1950 мм.
Фундамент трёхступенчатый, высота ступеней принята 300 мм, высота подколонника 1200 мм.
Предварительно площадь подошвы фундамента определяем как для центрально нагруженного по формуле:
где 1,05 – коэффициент, учитывающий наличие момента.
Назначая соотношение сторон фундамента b/a=0,8, получаем:
, b1=0,8 × 3,88 = 3,1м.
Принимаем размеры подошвы a´b=4,2´3,3 =13,86 м2.
Момент сопротивления подошвы:
Так как заглубление фундамента меньше 2 м, ширина подошвы больше 1 м, необходимо учитывать нормативное давление на грунт по формуле:
Определим расчётную высоту фундамента из условия прочности на продавливание по формуле:
где h=1,4 м – больший размер сечения колонны
bcol=0,6 м – больший размер сечения ветви
Rbt=Rbt · γb2=1,1·0,66=0,726 МПа = 726 кН/м2
Полная высота фундамента Н=0, 33+0,05=0,38 м < 1,5 м, следовательно, принятая высота фундамента достаточна.
Определяем краевое давление на основание. Изгибающий момент в уровне подошвы фундамента:
Нормативна нагрузка от веса фундамента и грунта на его обрезах:
Gf = a × b × H1 × g × gn = 4,2× 3,3 × 1,95 × 20 × 0,95 = 513,5кН
При условии что:
Принимаем размеры подошвы a´b=4,5´3,6 =16,2 м2
Gf = a × b × H1 × g × gn = 4,5× 3,6 × 1,95 × 20 × 0,95 =600,2 кН
Проверка напряжений в основании показывает, что размеры подошвы фундамента достаточны.
Страницы: 1, 2
