Одноэтажное промышленное здание с железобетонным каркасом

I. Эскизное проектирование

1.1. Привязка колонн к разбивочным осям

1.2. Параметры мостового крана

1.3. Выбор типа колонн, размеры цеха по вертикали, проверка приближения габаритов мостового крана

1.4. Назначение длины температурного блока, привязка колонн торцевых рам блока продольном направлении

II. Статический расчет поперечной рамы

2.1. Расчетная схема

2.2. Сбор нагрузок на колонну

2.2.1. Постоянная нагрузка от собственного веса покрытия

2.2.2. Постоянная нагрузка от собственного веса стены

2.2.3. Нагрузки от веса подкрановой части колонны и подкрановой балки

2.2.4. Нагрузка от снега

2.2.5. Крановые нагрузки

2.2.6. Ветровая нагрузка

III. Расчет каркаса на ПЭВМ

IV. Расчет колонны

4.1. Расчет надкрановой части колонны

4.1.1. Расчетные сочетания усилий

4.1.2 Определение коэффициента продольного изгиба

4.1.3 Подбор сечения арматуры надкрановой части колонны

4.2 Расчет арматуры подкрановой части колонны

4.3 Расчет консоли колонны

V. Расчет безраскосной фермы

5.1 Геометрические размеры фермы и поперечные сечения элементов

5.2 Статический расчет фермы

5.3 Расчет верхнего пояса

5.3.1 Определение коэффициента продольного изгиба

5.3.2 Определение сечения арматуры при симметричном армировании

5.4 Расчет нижнего пояса

5.4.1 Определение сечения арматуры

5.4.2 Назначение предварительного напряжения

5.4.3 Потери предварительного напряжения

5.4.4 Расчет по образованию трещин

5.4.5 Расчет на раскрытие трещин

5.5 Расчет стоек

5.5.1 Расчет внецентренно сжатой стойки

5.5.2 Расчет растянутой стойки

5.6 Проектирование опорного узла фермы

5.6.1 Конструирование опорного узла

5.6.2 Расчет опорного узла

VI. Расчет фундамента

6.1 Определение размеров подошвы фундамента

6.1.1 Выбор типа фундамента

6.1.2 Назначение размеров подошвы фундамента

6.1.3 Проверка напряжений под подошвой фундамента

6.2 Назначение размеров подколонника

6.3 Определение максимальных краевых напряжений на грунт от расчетных нагрузок

6.4 Определение высоты плитной части фундамента

6.5 Расчет высоты и вылета нижней ступени

6.6 Расчет арматуры подошвы фундамента

6.7 Расчет подколонника

Список литературы

Введение

Одноэтажные промышленные здания в России составляют 80% от общего числа промышленных зданий. Этим определяется важность изучения конструкций и методики расчета этих сооружений, что необходимо не только при строительстве, но и при эксплуатации зданий, а также при их реконструкции.

Разработка проекта каркаса одноэтажного промздания из сборных железобетонных конструкций начинается с эскизного проектирования.

На основании исходных данных выполняется компоновка каркаса с назначением размеров поперечной и продольной рам каркаса, назначаются размеры температурных блоков. На основании требований стандартизации и унификации сборных конструкций выполняется привязка колонн к разбивочным осям в поперечном и продольном направлениях. После расстановки связей обеспечивается пространственная жесткость каркаса и его геометрическая неизменяемость.

Далее выполняется расчет основных конструкций железобетонного каркаса одноэтажного промышленного здания: колонны, фундамента и стропильной фермы, а также прочностные расчеты внецентренно сжатых и внецентренно растянутых элементов, в том числе предварительно напряженных, включая расчеты по трещинообразованию и раскрытию трещин, расчеты плиты фундамента на продавливание и изгиб, специфические прочностные расчеты консоли колонны и опорного узла фермы.

I. Эскизное проектирование

Каркас одноэтажного производственного здания представляет собой пространственную систему, которая условно разделяется на плоские поперечные и продольные рамы. Поперечные рамы образуются колоннами и стропильными конструкциями в виде ферм или балок, а продольные – колоннами, плитами покрытия, подкрановыми балками и связями. Железобетонные колонны принимаются защемленными в фундаменте, а соединения колонн с ригелем, подкрановыми балками, а также ригелей с плитами покрытия считаются шарнирными. Жесткость поперечной рамы обеспечивается без установки специальных связей, т. е. за счет назначения сечений колонн, соответствующих требуемой жесткости в плоскости рамы. В продольной раме предусматривается установка вертикальных стальных связей, которые, с целью снижения усилий в колоннах от температурных перемещений, располагаются в середине температурного блока.

В курсовом проекте выполняется расчет поперечной рамы каркаса.

Исходные данные:

1. Здание одноэтажное, отапливаемое.

2. Схема поперечной рамы – 1х18 м.

3. Длина здания – 78 м.

4. Шаг поперечных рам – B=6 м.

5. Поперечные сечения колонн – прямоугольные.

6. Высота цеха – Н=10,8 м.

7. Грузоподъемность мостовых кранов 50 т (режим работы 6К).

8. Место строительства: Мухен.

9. Класс бетона: обычного – В15; преднапряженного – В25.

10. Класс арматуры: обычной – А-II, преднапряженной – К19 (A-III).

11. Напряжение арматуры на упоры.

12. Расчетное давление на грунт – R=0,20 МПа.

Требуется рассчитать и законструировать крайнюю колонну, фундамент и стропильную конструкцию.

В качестве стропильной конструкции (ригеля рамы) принимаются фермы.

Рис.1 Конструктивная схема поперечной рамы: 1 – колонна; 2 – ферма; 3 – фундамент; 4 – подкрановая балка.

1.1. Привязка колонн к разбивочным осям

При нулевой привязке наружная грань колонны совмещается с разбивочной осью. Нулевая привязка применяется: при грузоподъемности кранов при шаге колонн при высоте цеха

В остальных случаях грань колонны сдвигается с разбивочной оси наружу на 250 мм.

Так как грузоподъемность крана Q то принимаем привязку со сдвижкой на 250 мм.

Рис.2 Привязка колонн со сдвижкой на 250 мм: L – пролет рамы.

1.2. Параметры мостового крана

В соответствие с ГОСТ 25711 – 83 приняты следующие параметры мостового крана грузоподъемностью Q_cr=50 т, пролетом L=16,5 м:

Рис.3 Основные параметры мостового крана

1. Пролет крана -

2. База крана – А=5600 мм.

3. Ширина крана – B=6860 мм.

4. Свес опоры крана – B₁=300 мм.

5. Габарит крана – H_cr=3150 мм.

6. Максимальная нормативная нагрузка на колесо – 360 кН.

7. Масса крана с тележкой – Q_cr=41,5 т.

8. Масса тележки – Q_т=13,5 т.

1.3. Выбор типа колонн, размеры цеха по вертикали, проверка приближения габаритов мостового крана

В зависимости от высоты цеха H=10,8 м, шага колонн В=6 м и грузоподъемности крана Q_cr=50 т устанавливаются размеры крайней и средней колонн по серии 1.424.1 – 5. Данные приведены в таблице 1 и на рисунке 4.

Таблица 1 – Размеры колонн

Рис. 4 Размеры колонн

На рисунке 4 значение 150 мм есть расстояние от отметки пола до верхнего обреза фундамента.

Высота верхней части колонны будет равна:

Высота нижней части колонны (до обреза фундамента) будет равна:

Отметка головки подкранового рельса:

ОГР=H-H₂+H_CR.B.+h_r=10,8 м - 4,25 м+0,8 м+0,12 м=7,47 м,

где H_CR.B.=0,8 м – высота подкрановой балки при шаге колонн В=6 м;

h_r=0,12 м – высота подкранового рельса К_р70 для мостовых кранов грузоподъемностью до 50 т.

Проверка зазора между торцом крана и колонной (

Условие удовлетворяется.

1.4. Назначение длины температурного блока, привязка колонн торцевых рам блока продольном направлении

Длина температурного блока для отапливаемых зданий обычно принимается до 72 м, для неотапливаемых – 48 м. В данном проекте при длине здания 78 м принимаются два температурных блока. Колонны торцевых рам блока смещаются внутрь здания с разбивочных осей на 500 мм с целью устранения доборных элементов в покрытии. В середине температурного блока располагаем вертикальные связи жесткости, воспринимающие горизонтальные продольные силы от действия ветра на торцы здания, а также от продольного торможения крана и передающие их на фундаменты. При шаге 6 м принимаются крестовые связи.

Рис.5 Продольная рама. Связи жесткости

1.5. Стеновое ограждение

Так как высота здания более 10,8 м, то высоту стеновых панелей и панелей остекления принимаем равными 1,8 м. Разбиваем высоту H=10,8 м кратно ширине панели, равной 180 см:

10,8/1,8=6 шт. Назначаем стеновые панели при шаге колонн 6 м толщиной массой 4,9 т. Нижняя цокольная панель устанавливается на фундаментную балку. Выше устраивается оконный проем высотой Далее идет пояс из одной панели, закрывающей подкрановую балку, затем пояс остекления, по высоте равный одной панели. До верха колонны навешивается еще одна панель. Верхнюю часть стены заканчивают две парапетные панели, закрывающие торцы ферм и плиты покрытия с утеплителем и кровлей. Высота фермы на опоре – 800 мм; высота плиты покрытия при пролете 6 м – 300 мм, толщина кровли с утеплителем 150 мм.

Итого: 1250 мм. Принимаем две панели высотой 1200 и 900 мм.

Рис.6 Расположение стеновых панелей

II. Статический расчет поперечной рамы

2.1. Расчетная схема

Приводим конструктивную схему рамы к расчетной (рисунок 7).

Рис. 7 Расчетная схема поперечной рамы

Расчет рамы сводится к определению усилий M, N и Q в трех сечениях колонны в предположении взаимной несмещаемости верха колонн, то есть при жесткости ригеля, равной . Ригель рассчитывается отдельно с учетом его фактической жесткости, как однопролетная свободно опертая ферма (балка).

При расчете усилий в колоннах от крановых нагрузок учитывается пространственная работа каркаса с включением в работу через диск покрытия остальных поперечных рам каркаса.

2.2. Сбор нагрузок на колонну

2.2.1. Постоянная нагрузка от собственного веса покрытия

Состав покрытия представлен в таблице 2.

Таблица 2 – Постоянная нагрузка от покрытия