одноэтажный цех. I эскизное проектирование Привязка колонн к разбивочным осям
 Скачать 2.84 Mb.
|
|
Содержание 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 в продольном направлении 1.5. Стеновое ограждение 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 колоны 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 5.4.1. 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 6.1.2. Назначение размеров подошвы фундамента 6.1.3. Проверка напряжений под подошвой фундамента 6.2. Назначение размеров подколонника 6.3. Определение максимальных краевых напряжений на грунта 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 Qcr=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 – Hcr=3150 мм. 6. Максимальная нормативная нагрузка на колесо – 360 кН. 7. Масса крана с тележкой – Qcr=41,5 т. 8. Масса тележки – Qт=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 Qcr=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+HCR.B.+hr=10,8 м - 4,25 м+0,8 м+0,12 м=7,47 м, где HCR.B.=0,8 м – высота подкрановой балки при шаге колонн В=6 м; hr=0,12 м – высота подкранового рельса Кр70 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
Масса железобетонных элементов покрытия: ребристые плиты 3х6 м – 2,38 т; безраскосные ферма пролетом 18 м при шаге 6 м – 6,5 т. Грузовая площадь покрытия (шатра) АШ для крайней колонны:  Нагрузка от собственного веса шатра покрытия и надкрановой части колонны:  где  - объемный вес железобетона; 2.2.2. Постоянная нагрузка от собственного веса стены По принятой конструкции стены определяем ее вес:  где qСТ – объемный вес материала стеновой панели. В нашем случае, в зависимости от высоты панели:    q0=25 кН/м3 – удельный вес материала стекла; b0=8 мм – толщина двойного остекления; 1,75 – коэффициент, учитывающий вес оконной коробки и переплетов; hCT и h0 – суммарная высота стеновых панелей без цокольной панели и высота верхней полосы остекления, соответственно. (В расчете считается, что вес нижней полосы остекления и цокольной панели передается на фундаментную балку). 2.2.3. Нагрузки от веса подкрановой части колонны и подкрановой балки Расчетная нагрузка от подкрановой части колонны равна:  где  - нормативный вес колонны.Расчетная нагрузка от подкрановой балки равна:  2.2.4. Нагрузка от снега Расчетная снеговая нагрузка на 1 м2 горизонтальной поверхности земли определяется по формуле:  где S0 – нормативное значение веса снегового покрова на 1 м2 горизонтальной поверхности, принимаемое по СНиП 2.01.07 – 85* Нагрузки и воздействия в зависимости от снегового района. Так как г. Мухен, в соответствие с картой 1 районирования территории СССР, по весу снегового покрова относится к III району, то S0=1,0 кН/м2;  - -коэффициент конфигурации кровли. При расчете колонн производственных зданий допускается принимать  , при условии равномерного распределения снеговой нагрузки и отсутствии перепада высот на покрытии;  =1,4 – коэффициент надежности по нагрузке.Таким образом, снеговая нагрузка на 1 м2 кровли:  Нагрузка от снега на колонну:  2.2.5. Крановые нагрузки При расчете колонны поперечной рамы учитывается действие крановых вертикальных Д и горизонтальных сил Т (рисунок 7). Максимальное вертикальное нормативное давление колеса крана Fmax,n=360 кН. Минимальное вертикальное давление колеса крана при двух колесах по одному рельсовому пути:  Горизонтальное нормативное давление колеса крана на рельс при поперечном торможении тележки:  Расчетные крановые нагрузки на колесо:    где  - коэффициент сочетания;  Расчетные вертикальные нагрузки Дmax и Дmin, а также горизонтальная нагрузка Т на колонну определяются при расчете крайней колонны от неблагоприятного воздействия двух сближенных кранов. Линия влияния опорной реакции R на колонне при загружении соседних пролетов балки ходовыми колесами двух кранов для получения Rmax (Dmax, Dmin, T) изображена на рис. 8.  Рис.8 Размещение колес двух кранов на линии влияния опорной реакции для получения наибольшего давления на колонну    2.2.6. Ветровая нагрузка Ветровая нагрузка одного направления, действуя на здание с наветренной и подветренной стороны, в расчете прикладывается к раме в виде равномерно распределенной по высоте колонны нагрузки  , а также сосредоточенной нагрузки в уровне верха колонны W, действующей на участке высотой от верха колонны до верха парапета hП и шириной, равной шагу рам В. Площадь участка равна hПВ. Так как нормы предусматривают трапециевидные эпюры ветровой нагрузки с увеличением ординат по высоте, с целью упрощения расчетов приводим трапециевидную нагрузку к равномерно распределенной из условия равенства площадей эпюр. Рис. 9 Эпюра изменения ветрового давления По интерполяции находим ординаты коэффициентов ветровой нагрузки на уровне верха колонны и парапета:   Коэффициент приведения трапециевидной нагрузки к эквивалентной равномерно распределенной на участке до верха колонны:  Получаем интенсивность ветровой равномерно распределенной нагрузки по высоте колонны:- с наветренной стороны  - с подветренной стороны  где  - расчетная ветровая нагрузка без учета аэродинамического коэффициента.Нормативное значение ветрового напора  определяется по табл.5 СНиП 2.01.07 – 85* Нагрузки и воздействия в зависимости от отношения высоты цеха к его ширине и отношения длины здания к его ширине. Для проектируемого здания H/L=10,8/18=0,6 и при BЗД/L=78/18=4,33 Cе3=-0,52. Знак минус означает, что ветер направлен изнутри здания наружу. При коэффициенте надежности по нагрузке  и шаге рам 6 м: Получаем давления с наветренной и подветренной стороны:   Ветровая нагрузка W, действующая выше верха колонны, прикладывается в уровне низа ригеля рамы. Определяем площадь эпюры ветровых коэффициентов в пределах высоты парапета:  Суммарное давление ветра на парапет с наветренной и подветренной сторон:  где  - расчетное давление без учета аэродинамических коэффициентов.III РАСЧЕТ КАРКАСА НА ПЭВМ Определение усилий по программе KGK. Исходные данные сводятся в таблицу 3. Таблица 3 – Исходные данные для ПЭВМ
1 строка 1. Расчетная высота колонны: HP=H+0,15 м=10,8+0,15=10,95 м. 2. Высота верхней части колонны: H2=4,25 м. 3. Расстояние от подкрановой балки до низа фермы: H2-HПБ=4,25 м-0,8 м=3,45 м. 4. Число рам в температурном блоке – 7. 2 строка 5. Отношение жесткостей  рассматриваемой колонны (EI2 – верхняя часть колонны, EI1 – нижняя часть колонны): для крайней рассматриваемой колонны: Размеры сечений А и В приведены на рис. 4. 7. Отношение  нижней части соседней колонны к нижней части рассматриваемой колонны. Для однопролетного здания  3 строка 8. Эксцентриситет оси верхней части колонны:  Положительный эксцентриситет вращает силу относительно центра тяжести нижней подкрановой части колонны по часовой стрелке. 9. Эксцентриситет стены  10. Эксцентриситет подкрановой балки: при наличии сдвижки  11. Высота сечения надкрановой части колонны: А=0,38 м. 12. Высота сечения подкрановой части колонны: В=0,7 м. 4 строка 13. Постоянная нагрузка от шатра: GШ=191,30 кН. 14. Постоянная нагрузка от стены: GCT=161,73 кН. 15. Постоянная нагрузка от подкрановой балки: GПБ=36,58 кН. 16. Постоянная нагрузка от нижней части колонны: G1K=70,9 кН. 5 строка 17. Нагрузка от снега: S=71,82 кН. 6 строка 18. Вертикальная крановая нагрузка: ДMAX=593,81 кН. 19. То же: ДMIN=160,82 кН. 20. Горизонтальная тормозная сила: T=26,18 кН. 7 строка Ветровые нагрузки вводятся без учета аэродинамических коэффициентов, так как они учтены в программе. 21. Сосредоточенная ветровая нагрузка: W1=5,55 кН. 22. Равномерно распределенная ветровая нагрузка:  Таблица 4 – Исходные данные к расчету каркаса
IV РАСЧЕТ КОЛОННЫ 4.1. Расчет надкрановой части колонны 4.1.1. Расчетные сочетания усилий Различают два основных сочетания усилий: I Сочетание: S=Sg+Sv, где Sg – усилия (M или N) от постоянных нагрузок; sv – усилия (M и N) от одной из временных нагрузок (крановые вертикальные нагрузки Д и тормозные Т считаются за одну нагрузку). II Сочетание:  где  - сумма усилий от любых временных нагрузок (не менее двух).В пределах каждого сочетания надо учесть возможность трех комбинаций усилий: 1) Наибольшее значение +М и соответственно N. 2) Наибольшее значение |-М| и соответственно N. 3) Наибольшее значение N и соответственно M. Таблица 5 –Усилия над консолью
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
