Проектирование конструкций одноэтажного промышленного здания с мостовыми кранами. Проектирование конструкций одноэтажного промышленного здания. Курсовой проект 2 Пояснительная записка и расчеты Проектирование конструкций одноэтажного промышленного здания с мостовыми кранами

• Название: Курсовой проект 2 Пояснительная записка и расчеты Проектирование конструкций одноэтажного промышленного здания с мостовыми кранами
• Анкор: Проектирование конструкций одноэтажного промышленного здания с мостовыми кранами
• Дата: 03.04.2022
• Размер: 403.5 Kb.
• Имя файла: Проектирование конструкций одноэтажного промышленного здания.doc
• Тип: Курсовой проект; #439165
• страница: 2 из 5

φ_l = 1; β=1; тогда N_cr = 7407,7 кН;

η = 1 / [1- (855.12 : 7407.7)] = 1.31; е = 0,029∙1,131+0,56 / 2 - 0,04 = 0,273 м;

ξ_r = 0.53, α_r = 0.39;

A’_s = [855.12∙0.273-0.39∙18500∙0.5∙0.56²∙1.1] : [ 365000∙(0.56-0.04)] =

=- 0.0053 м² <0, следовательно, A’_s = μ_min ∙ b ∙ h₀ = 6.72;

α₀ = [855.12∙0.273-0.000672∙365000∙(0.56-0.04)] : [18500∙0.5∙0.56²∙1.1] =

= 0.033, следовательно, ξ = 0,033.

A_s = [18500∙0.5∙0.56∙0.033∙1.1 – 855.12] : 365000 + 0.000672 =

= - 0.00116 м² < 0 , следовательно , A_s = A’_s =8.04 см².

Принимаем 4ø16 А-111, A_s = 8.04 см ².

2 – ое сочетание. M_min = -106.3 кН/м, Q_c = -49.6 кН, M_l = -45.8∙0.9=41.2 кН/м,

N_c = (609.12+0.5∙144+414.5) ∙ 0.9 = 986.06 кН, N_l = 35, 73 кН.

α = 48,5; е_а=0,014 м; е₀ = 106,3 : 986,06 + 0,014 = 0,122 м.

б_l = 0.122 : 0.6 =0.203; I_s = 0.0000864 м⁴ ;

M_l’ = 41.2 + 35.73 ∙ (0.56 : 2 - 0.04) = - 49.77 кН/м;

M’ = 106.3 + 986.06 ∙ (0.56 : 2 – 0.04) = - 342.95 кН/м;

φ_l = 1+ 1∙ (-49.77) : (-342.95) = 1.145. N_cr = 10481.17 кН.

η = 1 : [1 - (986.06 : 10481.17)] = 1.104;

е = 0,122∙1,104+0,56/2 – 0,04 = 0,375 м. ξ_r = 0.53; α_r = 0.39.

A’_s = [986.06∙0.375-0.39∙18500∙0.5∙0.56²∙1.1] : [365000∙(0.56-0.040]=

= - 0.0046 < 0, => A’_s = μ_min∙b∙h₀ = 6.72 см² .

α₀ = [986.06∙0.375-0.000672∙365000∙(0.56-0.04)] : [18500∙0.5∙0.56²∙1.1] =

= 0.076, => ξ = 0.08;

A_s= [18500∙0.5∙0.56∙0.08∙1.1 – 986.06] : 365000 + 0.000672 = - 0.00078 < 0 ,

A_s = μ_min∙b∙h₀=6.72 см².

По сортаменту принимаем 4ø16 А-111, с A_s = 8.04 см².
4.2.Расчет подкрановой части колонны.

СЕЧЕНИЕ 2 – 2.

1-ое сочетание: M_max = 189.4 кН/м, M_l =121.9 ∙ 0.9 = 109.71 кН/м, Q_c = - 37.3 кН,

N_c = (609.12+0.5∙144+414.5) ∙ 0.9 = 986.06 кН,

N_l = 35.73+68+1.5∙12 = 121.73 кН. l₀ = 1.5∙H = 1.5∙9.1 = 13.65 м.

А = 0,8∙0,5 = 0,4 м². I = 0.5∙0.8³ : 12 = 0.021 м⁴. i = 0.23 м.

λ = l₀ / i = 13.65 / 0.23 = 59.3. 1 / 30 ∙ h_пкчк =555 / 30 = 18,5 см;

1 / 600 ∙ l₀ = 13650 / 600 = 22.75 см;

следовательно, принимаем е_а = 0,228 м.

e₀ = M_max / N_c + e_a = 189.4 / 986.06 + 0.228 = 0.42 м.

а = 0,04 м, h_b = h = 0.8 м, h₀ = h – a = 0.8-0.04=0.76 м. α = 7,41.

б_l = e₀ / h_b = 0.42 / 0.8 = 0.525.

I_s = 0.005∙0.8∙0.5∙(0.76/2 - 0.04)² = 0.000231 м⁴.

M’_l = 109.71+121.73∙(0.76/2 – 0.04) = 151.10 кН/м.

М’ = 189.4+986.06∙(0.76/2 – 0.04 ) = 524.66 кН/м.

φ_l = 1 + 1 ∙ 151.10 / 524.66 = 1.288. N_cr = 5760.89 кН.

η = 1 : [ 1 – 986.06 / 5760.89] = 1.21.

е = 0,42∙1,21 + 0,76/2 – 0,04 = 0,848 м. ξ_r = 0.53; α_r = 0.39/

A’_s = [986.06∙0.848-0.39-18500∙0.5∙0.76²∙1.1] : [365000∙(0.76-0.04)] = -0.0055<0.

Т.к. λ= 59,3 то по /1/ μ_min = 0.002, следовательно ,

A’_s = μ_min ∙ b ∙ h₀ = 0.002 ∙ 0.5 ∙ 0.8 = 8 см².

α₀ = [986.06-0.0008∙365000∙(0.76-0.04)] : [18500∙0.5∙0.76²∙1.1] = 0.132.

ξ = 0.142.

A_s = [ 18500∙0.5∙0.76∙0.146∙1.1 – 986.06 ] / 365000 + 0.0008 = 0.001106=11.6см².

Принимаем: - сжатые стержни 4ø20 А-111 с A’_s = 12.56 см²,

- растянутые стержни 4ø20 А-111 с A_s = 12.56 см².

2-ое сочетание. N_c = (609.12+114.3)∙1 = 723.42 кН, N_l = 121.73 кН, M_min = 0,

M_l = 0, Q_c = - 37.3 кН. l₀ =13.65 м, I = 0.021 м⁴, i = 0.23 м, λ = 59,3, е_а = 0,228 м.

e₀ = M_min / N_c + e_a = 0.228 м. б_е = 0,228/0,8 = 0,285. I_s = 0.000231 м⁴.

M’_l = 0+121.73 ∙ (0.76/2-0.04) = 41.39 кН/м.

М’ = 0+723∙0,34 = 245,96 кН/м. φ_l = 1+1∙41.39/245.96 = 1.168. N_cr = 8019.1 кН.

η = 1 : [1- (723.42 : 8019.1)] = 1.1. е = 0,228∙1,1+0,76/2-0,04 = 0,591 м.

ξ_r = 0.53; α_r = 0.39.

A’_s = [723.42∙0.591-0.39∙18500∙0.5∙0.76²∙1.1] : [365000∙(0.76-0.04)] = -0.071 < 0

Т.к. λ = 59,3 , то по /1/ μ_min = 0.002. A’_s = μ_min ∙ b ∙ h = 0.002∙0.5∙0.8 = 8 см².

α₀ = [723.42∙0.591-0.0008∙365000∙(0.76-0.04)] : [18500∙0.5∙0.76²∙1.1] = 0.037,

следовательно,ξ = 0,04.

A_s = [18500∙0.5∙0.76∙0.04∙1.1 – 723.42] : 365000 + 0.0008 = - 0.000335 м² < 0,

A_s = μ_min ∙ b ∙ h = 8 см². Принимаем по сортаменту 4ø16 А-111 с A’_s = A_s = 8.04 см².

СЕЧЕНИЕ 1- 1.

1-ое сочетание. N_c = (609.12+414.5)∙0.9 = 921.26 кН,

N_l=121.73+0.5∙0.8∙5.55∙25+0.25∙0.5∙0.4∙0.9∙25+25∙0.5∙0.25∙0.2∙0.4=178.61кН

M_max = 104.3 кН/м, Q_c = 0.1 кН, М_l = 0. l₀ = 13.65 м, I = 0.021 м⁴, i = 0.23 м,

λ = 59,3, е_а = 0,228 м. е₀ = 0,341/0,8 = 0,426. I_s = 0.000231 м⁴.

M’_l = 0+178.61∙(0.76/2 – 0.04) = 60.73 кН/м.

М’ = 104.3+921.26∙0.34 = 417.53 кН/м. φ_l = 1+1∙60.73/417.53 = 1.145/

N_cr = 6845.56 кН. η = 1 : [1- (921.26 : 6845.56)] = 1.156.

е = 1,156∙0,341 + 0,76/2 – 0,04 = 0,734 м. ξ _r = 0.53, α_r = 0.39.

A’_s = [921.26∙0.734-0.39∙18500∙0.5∙0.76²∙1.1] : [365000∙(0.76-0.04)] =

= - 0.00614 м² < 0,

следовательно, A’_s = μ_min ∙ b ∙ h = 8 см².

α₀ = [921.26∙0.734-0.0008∙365000∙(0.76-0.040] : [18500∙0.5∙0.76²∙1.1] = 0.08.

ξ = 0.09.

A_s = [18500∙0.5∙0.76∙0.09∙1.1 – 921.26] : 365000 + 0.0008 =

= - 0.0000183 м² < 0 , A_s = 8 см². Принимаем 4ø16 A_s = 8.04 см².

2-ое сочетание.

N_c = (609.12+0.5∙144+114.3) ∙ 0.9 = 715.88 кН, N_l = 178.61 кН, Q_c = -76.9 кН,

M_min =-240.3 кН/м, M_l = -90,1 кН/м. l₀ = 13.65 м, I = 0.021 м⁴ , i = 0.23 м,

λ = 59,3, е_а = 0,228 м. е₀ = 240,3/715,88 + 0,228 = 0,564 м. б_l = 0.564/0.8 = 0.705.

M’_l = M_l +N_l ∙ 0.34 = 90.1+178.61∙0.34 = 150.83 кН/м.

М’ = M + N_c ∙ 0.34 = 240.3+715.88∙0.34 = 483.7 кН/м.

φ_l = 1+150.83/483.7 = 1.312. N_cr = 5100.36 кН.

η = 1 : [1- 715.88/5100.36] = 1.163. e = 1.163∙0.564+0.34 = 0.996 м.

ξ_r = 0.53, α_r = 0.39.

A’_s = [715.88∙0.996-0.39∙18500∙0.5∙0.76²∙1.1] : [365000∙(0.76-0.04)] =

= -0.006 < 0.

По таб. /1/ μ_min = 0.002. A’_s = μ_min ∙ b ∙ h = 0.002∙0.8∙0.5 = 8 см².

α₀ = [715.88∙0.996-0.0008∙365000∙0.72] : [18500∙0.5∙0.76²∙1.1] = 0.086. ξ = 0.09

A_s = [18500∙0.5∙0.76∙0.09∙1.1 – 715.88] : 365000 + 0.0008 = 7.45 см².

Принимаем 4ø16 А-111, A’_s = A_s =8,04 см². Окончательно принимаем следующее армирование колонны: 4ø20 А-111 с А_s = A’_s = 12.56 см^2..

4.3. Расчет консоли колонны.



Рис. 4.3.1.: Консоль колонны.

a_s = 50 мм. h₀ = h – 50 = 1050 мм. а = 310 мм. R_bt =1.05 МПа (В25)

h = 1.1 м. b = 0.5 м. Т.к. h = 1100 > 3.5∙a = 3.5∙310 = 1085 мм,

то поперечная арматура применяется только в виде горизонтальных хомутов.

При условии Q < = R_bt ∙ b ∙ h₀ , Q = D_max + G_п.б. = 414,5+68 = 482,5 кН.

482,5 < 1.05∙10³ ∙ 0.5∙1.05 = 551.25 кН.

S_w = 150 мм, d_w = 6 мм, l_b = l = 250 мм.

Арматура А-111, R_s = 365 МПа, γ_b2 = 1.1, R_b = 18.5 МПа.

α_m =(1.25∙Q∙a) : (R_b ∙γ_b2∙ b∙h₀²) =

=(1.25∙482.5∙0.31) : (18500∙1.1∙0.5∙1.05²) = 0.017. ς = 0.982.

A_s = ( 1.25∙Q∙a) : ( R_s ∙ ς ∙ h₀) = (1.25∙482.5∙0.31) : ( 365000∙0.982∙1.05) =

= 0.000497 м². Принимаем 2ø18 , A_s = 5.09 см².

A_s,min = μ_min ∙ b∙ h₀ = 0.0005∙0.5∙1.05 = 2.63 см² . 5,09 см² > 2.63 см².

μ_w = A_sw / (b∙S_w) = 0.566∙10^-4 : ( 0.5∙0.15) = 0.000755.

α_w = E_s / E_b = 7.41. A_sw = 2∙0.283 = 0.566 см².

φ_s = 1 + 5α_w∙μ_w = 1+5∙7.41∙0.000755 = 1.028. Q <= 0.8∙φ_s ∙ R_b∙ b ∙ l

482 кН < 0.8∙1.028∙18500∙0.5∙0.25 = 1902 кН, выполняется.

0,6∙R_bt ∙ b ∙ h₀ <=0.8∙φ_s ∙ R_b ∙ b ∙ l <= 3.5∙R_bt ∙ b ∙ h₀

0.6∙1.05∙10³∙0.5∙1.05 < 0.8∙1.022∙18500∙0.5∙0.25 < 3.5∙1.05∙10³∙0.5∙1.05

330.75 кН < 1890.7 кН < 1929.38 кН, выполняется.
5.РАСЧЕТ И КОНСТРУИРОВАНИЕ СТРОПИЛЬНОЙ ФЕРМЫ.

5.1. Указания по расчету ферм.

Железобетонные фермы рассчитываются в предположении шарнирного соединения элементов поясов и решетки в узлах. Наиболее предпочтительными по экономическим соображениям являются сегментные раскосные фермы.

Панели верхнего пояса проектируют размером 3 м с тем, чтобы нагрузка от плит покрытия передавалась в узлы фермы и не возникал местный изгиб верхнего пояса. Нижний пояс фермы, как центрально растянутый, делают предварительно напряженным с натяжением арматуры на упоры.
5.2. Выбор класса арматуры и марки бетона.

Для бетона класса В35 при γ_b2=0,9 R_b = 0.9∙19.5=17.55 МПа.

R_bt,ser = 1.8 МПа, R_bt = 0.9∙1.3=1.2 МПа. Е_b=32000 МПа ( подвергнутый тепловой обработке к моменту обжатия). R_bp = 0.7∙B= 0.7 ∙ 35 = 24.5 МПа.

Для проволочных канатов класса К-7 ø 15 мм : R_s = 1080 МПa , R_s,ser = 865 МПа , Е_s = 180000 МПа. Для класса А-111 d > = 10 мм: R_s = 365 МПа , Е_s = 200000 МПа.

5.3. статический расчет фермы.

Определить собственный вес фермы можно, используя данные о типовых конструкциях. Нагрузка на покрытие, вычисленная в § 2.1. р = 4,93 кПа.

По таблице находят шифр несущей конструкции – 7Н, с помощью которого из таблицы 2.68. / 10 / определяют характеристики фермы: ширина сечения поясов 300 мм, расход тяжелого бетона 5,94 м³.

q_1,ser = 175 /24 =7.29 kH / м.

q₁ =7.29 ∙1.1 = 8 кН / м.



Для расчета фермы подсчитывают полные нагрузки при возможных сочетаниях (см. таб. 2.1.): - постоянная и кратковременная снеговая:

p_ser = 4.07 ∙ 12 + 7.29 = 56.13 кН / м, р_ser = 4.93 ∙12 +8 =67.16 кН/м.

- в том числе p_l,ser = 3.57 ∙ 12 + 7.29 = 50.13 кН / м, р_l = 4.23 ∙ 12 + 8 = 58.76 кН / м.

- постоянная и длительная снеговая:

P_l,ser = 3.57∙12+7.29=50.13 кН / м. Т.к. 1-ый снеговой район, то P_l = 58.76 кН /м.

Расчетный пролет фермы с учетом решения опорного узла: L = 24 - 2∙0.2 =23.6 м.

Требуемую высоту фермы определяют значением f = 23.6 / 8 = 2.95 м.

Ферму рассчитывают аналитическим методом строительной механики с помощью вырезания узлов и сквозных сечений. Для упрощения вычислений рассматривают только одну расчетную схему с единичной нагрузкой. При этом узловая нагрузка становится равной расстоянию между серединами панелей, например: F₁=2.9; F₂= (2.9+3) / 2 = 2.95; F₃ = 3.0; F₄ = 3 / 2 = 1.5.



Рис. 5.3.2.: Расчетная схема фермы.

Опорные реакции фермы от этой нагрузки:

N_a= (2.9∙(2360-290)+295∙(2360-580)+3∙(2360-880)+1.5∙1190)/2360=7.4

N_b= 2.9+2.95+3+1.5-7.4=2.95

Усилия в стержнях фермы вычисляют в определенной последовательности:

- вырезают опорный узел – 1 (см. рис. 3.2.)



- вырезают узел – 2 и рассматривают уравнения проекций усилий на оси координат:



N₂ и D₁ находят из решения системы уравнений.

Усилия сжатия записывают в таблицу со знаком минус. Суммарные усилия в сочетаниях с односторонней снеговой нагрузкой не подсчитывают для стержней верхнего и нижнего поясов потому, что они заведомо меньше величины усилий от полной симметричной нагрузки.

Усилия от нормативных нагрузок (с γ_f = 1) необходимы только для проверки по 2 группе предельных состояний растянутых элементов нижнего пояса решетки и поэтому они в таб. не выписаны. Их можно определить с помощью усредненных коэффициентов перегрузки по формуле:

N_ser = N / γ_m , величины γ_m берут для сочетаний:

1) с кратковременной снеговой нагрузкой (при р = 67,16 кН / м ) :

γ_m=p/p_ser=67.16/56.13=1.2;

2)c длительной снеговой нагрузкой при

р_l = 58.76 кН / м, γ_m = p / p_l =58.76 / 50.13 =1.17.
5.4. Подбор сечений элементов фермы.

А. Верхний пояс. Арматура d= 10…40 мм класса А-111 с R_s=R_sc=365 МПа.

Усилие сжатия при различных сочетаниях нагрузок получили:

1) N_max = N_l=-1732 кН, в том числе N_l= -1293 кН, при котором кратковременной нагрузки нет. Расчетная длина элементов: l₀=0.9∙l= =0.9∙300= 270 см.

Ширина сечения b=30 см принята как для типовой фермы. Определим предварительное значение высоты сечения при коэффициенте армирования- μ=0,015:

h = N : [(γ_b1 ∙ R_b + μ∙ R_sc) ∙ b] = 1735 ∙ 10 : [(0.85∙17.55+0.015∙365)∙30] =

= 28.36 см 30 см.

Принимают сечение верхнего пояса 30 x 30 см. Отношение l₀/h = 27 / 30 = 0.9<2.0. При этом 1-ом сочетании усилий отношение N_l / N =1293/1732= 0.75,

следовательно, φ_b = 0.85, φ_s = 0.86.

α = μ∙R_sc / (γ_b2∙R_b) = 0.015∙365 / (0.85∙17.5) = 0.37

φ = φ_b + 2∙ (φ_s-φ_b)∙α=0.85+2∙(0.86-0.85)∙0.37=0.86< = φ_s =0.86.

μ_b = 1, т.к. h=30 см > 20 см.

A_s + A’_s = [N – μ_b ∙ φ ∙ γ_b1 ∙ R_b ∙A_b] : [μ_b ∙ φ ∙ R_sc] =

= [1732∙10-0.86∙0.85∙17.55∙30²] : [0.86∙1∙365] = 18.4 см².

Коэффициент армирования: μ = ( A’_s+A_s ) / A_b = 18.4 / 900 = 0.0170.015.

По сортаменту принимаем 4 ø 25 A-111 c As=19.63 см ².

Поперечную арматуру принимаем ø 5 Вр-1. При втором сочетании усилий N=N_l=1515 кН. Для N_l / N =1, следовательно φ_b=0.9, φ_s = 0.905, α = 0.37.

φ=0.9+2∙(0.905-0.9)∙0.37=0.901.

A_s= (1515∙10-0.901∙0.85∙17.55∙30∙30) / (0.901∙365) = 9.28 см².

Б. Сжатый раскос.

Усилие сжатия N=-48.22 кН, N_l=0. Длина раскоса l=408 см. l₀ = 0.9∙408=367 см. требуется размер поперечного сечения h >= l₀ / 20 =367/20=18.3 см. Принимаем сечение 20 x 20 см. Минимальное конструктивное армирование:

4 ø 12 с А_s=A’_s = 4.52 см ².

μ=4.52 / 400 = 0.0113. N_l / N = 0 и l₀/h = 367 / 20 =18.3; следовательно φ_b=0.73; φ_s=0.74; α = 0.0113∙365 / (0.85∙17.5) = 0.3; φ = 0.74 и μ_b = 0.9 при h = =20 см.

Требуемая площадь сечения арматуры:

A_s+A’_s= (48.22∙10-0.9∙0.74∙0.85∙17.55∙400) / (0.9∙0.74∙365) < 0.

Следует ставить конструктивную арматуру с A_s=4.52 см².

В. Растянутый раскос.

Усилие растяжения N=D₃=48.22 кН; N_l=0; Требуемое сечение растянутой арматуры A_s=N / R_s = 48,22∙10 / 365 = 1,32 см². Для 4øА-111 A_s’=4,56 см² ; μ=0,0113.

Проверяют ширину раскрытия трещин. Нормативное усилие растяжения

N_ser=N / γ_m = 48.22 / 1.2 = 40.2 kH. σ_s=N_ser / A_s = 40.2∙10 / 4.52 = 88.9 МПа.

Модуль упругости арматуры А-111 E_s=196000 МПа.

Ширина раскрытия трещин: a _cr = φ_к ∙ α_l ∙ η_s ∙ σ_s / E_s ∙ 20 ∙ (3.5 – 100∙μ) ∙