Железобетонные конструкции одноэтажного двухпролётного промздания. Одноэтажное промышленное здание

• Название: Одноэтажное промышленное здание
• Анкор: Железобетонные конструкции одноэтажного двухпролётного промздания
• Дата: 01.03.2023
• Размер: 5.4 Mb.
• Имя файла: 18 м, В=6, Н=13,5.doc
• Тип: Литература; #962579
• страница: 2 из 8

Для обеспечения пространственной жёсткости здания в целом, а также жёсткости его отдельных элементов (покрытия, торцевых стен) в здании предусматривается система вертикальных и горизонтальных из стальных профилей. Устройство вертикальных связей по колоннам в зданиях с электрическими мостовыми кранами является обязательным. Устанавливаются эти связи по всем продольным рядам колонн примерно в середине температурно-усадочного блока в пределах одного шага на высоту от пола до низа подкрановых балок. По конструктивному решению они портальные – при шаге колонн а=12 м.

В поперечном направлении пространственная жёсткость здания достигается защемлением колонн в фундаменты и обеспечивается поперечными рамами, в продольном – продольными рамами, образованными теми же колоннами, элементами покрытия, подкрановыми балками и вертикальными связями.

Распорки и вертикальные связи, устанавливаемые между опорами стропильных конструкций (в плоскостях продольных рам), служат для обеспечения передачи горизонтальных усилий, действующих в направлении продольных рам, на колонны. Вертикальные связи обычно устанавливают по концам температурно-усадочных блоков, а при значительных ветровых усилиях – дополнительно и в средних.

Привязка крайних колонн к продольным разбивочным осям назначается «250» при высоте цеха Н ≥ 16,2 м [10, стр.8]. Колонны средних рядов следует располагать так, чтобы продольные и поперечные разбивочные оси совпадали с осями сечения надкрановой части.

Т. к. грузоподъёмность мостовых кранов Q ≤ 50 тн, для крайнего ряда учитываем габаритный размер крана, размер сечения надкрановой части колонны и требуемый зазор между краном и колонной.

Для крайней колонны привязка кранового рельса к разбивочной оси:

  В₁+ h₂ + С – 250 = 300 + 600 + 60 – 250 = 710 мм, принимаем = 750 мм, с учётом привязки 250 мм.

Для средних колонн:

  В₁+ h₂ /2+С = 300 + 300 + 60 = 660 мм, принимаем =750 мм.

Точки опирания стропильных конструкций принимаем внутри перекрываемого пролёта на расстоянии 150 мм от разбивочных осей.



Рис. 1. Схема привязки мостового крана:

1 – колонна средняя, 2 – стропильная конструкция (ферма, балка),

3 – тележка крана, 4 – кран мостовой, 5 – крюк крана, 6 – тормозная бакла,

7 – крановый рельс, 8 – подкрановая балка

1.2. Геометрические размеры поперечной рамы

Н_к =13,5 м – по заданию, отметка верха консоли без учёта заделки колонны в фундамент;

Длина подкрановой части колонны от верха консоли до обреза фундамента:

Н₁=13,5 + 0,15 = 13,65 м, где

150 мм – отметка верха фундамента от уровня пола;

Длина надкрановой части колонны от верха консоли до низа стропильной конструкции: Н₂=2,75 + 0,8 + 0,15+ 0,2 = 3,9 м;

Н = 2,75 м – габаритные размеры по высоте крана Q = 30 тн среднего режима работы, по [17, табл.2, С.9];

h_пб =0,8 м – высота сборной ж/б подкрановой балки БК6 длиной 6 м по серии 1.426.1-8, вып.1;

120 мм + 30 мм = 0,15 м – высота кранового рельса КР-70 с опорными подкладками;

200 мм – минимальный зазор между низом стропильной конструкции и верхом тележки мостовых кранов;

Принимаем Н₂ = 4,2 м, по модулю кратности 0,6 м [10, стр. 9].

Расчётная длина колонны от уровня обреза фундамента

Н = Н₁ + Н₂ =13,65 + 4,2 = 17,85 м

От уровня пола: Н_ф = 17,85 – 0,15 = 17,7 м – отметка низа фермы.

Уровень головки кранового рельса:

УГР = Н_к + h_пб+0,15 = 13,5+0,8+0,15 = 14,45 м.

Глубина заделки колонны в фундамент для двухветвых колонн [10, С.71]:

h_зад = 0,5+0,33*h_кол = 0,5+0,33*1,3 = 0,9 м, принята 900 мм.

Отметка низа колонны h_н =0,9+0,15 = -1,05 м.

Конструктивная полная высота колонны: L = Н_ф + h_н =17,5+1,05 = 18,55 м.

Рис. 2. Поперечный разрез цеха

1.3. Размеры сечений колонн

При высоте цеха до 14,4 м – колонны проектируют сплошного сечения, по ГОСТ 25628-90, при высоте Н  14,4 м по [13, С. 11] все колонны каркаса приняты сквозные, двухветвевого сечения.

Надкрановая часть:

Размеры сечения надкрановой части зависят от опирания стропильных конструкций и наличия прохода в уровне крановых путей. Надкрановая часть колонн может быть с проходом в уровне крановых путей (сквозная надкрановая часть) и без прохода (сплошная надкрановая часть) по [10, 11]:

высота сечения из условия обеспечения прочности и пространственной жёсткости [15, С. 12]:

крайние колонны h₂ ≥ (1/10…)1/14*H₂ = 420/14…420/10 = 300…420 мм, принимаем h₂ = 500 мм

ширина сечения не менее 400 мм при шаге 6 м и b ≥1/30*H =1/30*17 ,65= 0,59 м; принимаем b = 600 мм.

средние колонны из условия опирания двух ферм без устройства доп. консолей либо 500 мм, либо 600 мм, принимаем h₂ = 600 мм

ширина сечения b = 600 мм.

Нижняя, подкрановая часть:

Размеры сечения принимается из условия обеспечения прочности и жёсткости и зависит от высоты подкрановой части.

высота сечения крайних колонн h₁ = 10001300 мм, принимаем h₁ = 1300 мм,

для средних колонн h₁ = 12001800 мм, принимаем h₁ = 1600 мм,

ширина ветви h_1b=300 мм, b = 600 мм. Расстояние между распорок: H_p=(810)*h_1b=(810)*0,3 = 2,43,0 м, принимаем H_p=3,0 м. Высота сечения распорки: h_p = (1,52)*h_1b = 0,45 0,6 м, принимаем h_p = 450 мм.



Рис.3. Верхнее и нижнее сечения крайних колонн.



Рис.4. Верхнее и нижнее сечения средних колонн.

1.4. Сбор постоянных нагрузок

Плиты покрытия – сборные железобетонные ребристые размером 6х3 м весом

3,9 т = 39 кН.

Таблица 1

Равномерно распределенная на покрытие нагрузка q

№ п/п	Нагрузка	Нормативная нагрузка, кН/м2	Коэффициент надёжности по нагрузке, γf	Расчётная нагрузка, кН/м2
	Постоянная:
1	Гидроизоляция – 3 слоя рубитекса t = 5 мм,g = 600 кг/м3: 6*0,005	0,030	1,3	0,039
2	Цементная стяжка t = 30 мм, g = 1700 кг/м3: 17*0,03	0,51	1,3	0,663
3	Утеплитель – готовые плиты t = 200 мм, g = 200 кг/м3: 2*0,2 м	0,400	1,2	0,480
4	Пароизоляция 1 слой рубе-роида t = 1,5 мм, g=600 кг/м3: 6*0,0015 м	0,009	1,3	0,012
	Итого кровля:	0,95		1,19
5	Ребристые железобетонные плиты 3х6 м: 39/(6*3)	2,194	1,1	2,413
6	Заливка швов бетоном 0,1 кН/м2	0,100	1,3	0,130
	Итого постоянная g:	3,24		3,74

Нагрузки на крайнюю колонну К1:

G₁ = (q_п*а*L + _p*_f) /2*_n = (3,74*6*18 + 115*1,1)/2*1 = 265 кH,

q_п – нагрузка от веса покрытия (табл. 1);

а = 12 м – шаг поперечных рам;

L = 18 м – пролёт;

_р = 11,5 т = 115 кН – вес стропильной фермы с параллельными поясами длиной 18 м [12, 13];

_f = 1,1 – коэффициент надёжности по нагрузке;

_n = 1 – для нормального уровня ответственности здания [7];

G₂ = q_cn*h_cn*a*_f*_n = 1,6*10,5*6*1,1*1 = 111 кH, где

q_cn =1600 кг/м³ = 1,6 кН /м² – вес 1 м² стеновых бетонных панелей по серии ИИ-04-5, вып.1;

h_cn =3*3+1,5 = 10,5 м– высота стеновых панелей выше отм. 13,2 до отм. 23,7 м.

G₃ = (q_cn*h_cn + q_o*h_o)*a*_f*_n = (1,6*6,0 + 0,4*3,0)*6*1,1*1 = 71 кH-

вес от остекления от отм. 13,2 до отм. 10,2 м и вес от стеновой панели от отм. 10,2 до отм. 4,2 м.

G₄ = G_n.б*_f*_n = 41,5*1,1*1 = 46 кН, где

G_n.б = 4,15 т = 41,5 кН – вес подкрановой балки длиной 6 м по серии [14];

G₅ = b*h₂*H₂*_q*_f*_n= 0,6*0,5*4,2*25*1,1*1 = 35 кH - вес надкрановой части колонны,

_q = 25 кН / м³ - объёмный вес 1 м³ железобетона;

G₆ =(h₁*H₁–h_1p*H_p)*b*_q*_f *_f=(1,3*13,65–0,7*11,4)*0,6*25*1,1*1= 160 кH – вес подкрановой части, где

Н_р= n*H_p = 3*3,0+2,4 = 11,4 м – размеры ветвей.

G₇ = (1,1*1,35 + 0,4*3,0)*6*1,1*1 = 36 кH вес остекления от отм. 4,2 до отм. 1,2 м и стеновых панелей от отм. 1,2 м до отм. – 0.15 м

Все нагрузки приложены со своим эксцентриситетом.

Эксцентриситет считаем от центра тяжести нижней подкрановой части колонны, значит, только G₆ действует центрально, без эксцентриситета.

Расстояние между подкрановой и надкрановой частями колонны:

е = (h₁ – h₂) / 2 = (1,3 – 0,5) / 2 = 0,4 м;

для усилия от кровли и покрытия:

е₂₁ = h_a + h_пр – h₂ / 2 = 0,25 + 0,15 – 0,5 / 2 = 0,15 м, где

h_a = 0,25 м – привязка колонны к разбивочной оси;

h_пр = 0,15 м – привязка центра опирания фермы к оси.

Для усилия от стеновых панелей:

е₂₂ = е₂₃ = - (h₂ / 2 + _сп / 2) = - (0,5 / 2+ 0,3 / 2) = - 0,4 м, где

_сп = 300 мм = 0,3 м – толщина стеновой панели.

Для усилия от подкрановой балки:

е₂₄ = h_a +  – h₂ / 2 = 0,25 + 0,75 – 0,5 / 2 = 0,75 м.

Рис.5. Расчётная схема крайних колонн каркаса К 1,

геометрические параметры, нагрузки и эксцентриситеты: G₁ – от кровли и снега, G₂ G₃ G₇ – от стеновых панелей и остекления, G₄ – от подкрановой балки, G₅ – от надкрановой части колонны, G₆ – от подкрановой части колонны

1.5. Снеговая нагрузка

Место строительства принят IV снеговой район.

S_g - нормативное значение веса снегового покрова на 1 м  горизонтальной поверхности земли S_g = 2,0 кПа – IV снеговой район [1, табл.10.1].

Нормативная нагрузка снеговая:

S₀ = с_е *c_t *μ *S_g, где

с_е - коэффициент, учитывающий снос снега с покрытий зданий под действием ветра или иных факторов, принимаемый в соответствии с [1, п. 10.5-10.9]:
_Се = (1,2– 0,4* (1,2 – 0,4*

k для принятого типа местности В (городская застройка, высота зданий более 10 м) [1, п.11.1.6]

Коэффициенты для различных высот: k_5м = 0,5; k_10м = 0,65; k_20м = 0,85; k_40м = 1,1 [1, табл.11.2].

На уровне низа фермы от поверхности земли: Н = 17,7+0,15=17,85 м

интерполируем:

k = 0,65+7,85*(0,85 – 0,65)/(20 – 10) = 0,81;

ℓ_с = 2*b – b²/ℓ = 2*36 – 36²/96 = 58,5 м,

b = 18*2 = 36 м и ℓ - наименьший и наибольший размеры здания в плане,

c_t - термический коэффициент, принимаемый в соответствии с [1, п.10.10] для отапливаемого здания с_t =1, для неотапливаемого с_t =0,8;

μ =1 - коэффициент перехода от веса снегового покрова земли к снеговой нагрузке на покрытие, принимаемый в соответствии с [1, п.10.4, прил. Б.1] при уклоне верхнего пояса фермы α ≤ 30⁰, фонари световые отсутствуют.

Итак, нормативная нагрузка снеговая:

S₀ =с_е *c_t *μ *S_g = 0,77*1* 1 *2,0 = 1,5 кПа

Расчётное значение равномерно-распределённое:

S = _н *_f *S₀ = 1*1,4*1,5 = 2,2 кН / м²;

_f =1,4 – коэффициент надёжности по нагрузке снеговой [1, п.10.12].

Расчётная сосредоточенная вертикальная снеговая нагрузка S, передающая на крайние колонны от покрытия в пролёте I и II:

S = S* a*(L/2) = 2,2*6*(18/2) = 116 кН.

1.6. Ветровая нагрузка

Ветровой район принимаем II, тип местности – В.

w₀ = 0,3 кПа. Тип местности В – городские территории более 10 м. Коэффициенты по типу местности: k_5м = 0,5; k_10м = 0,65; k_20м = 0,85; k_40м = 1,1 [1]

Полная ветровая нагрузка – это сумма средней и пульсационной составляющих:

w = w_m+w_р

Нормативное значение средней составляющей:

w_m = w₀*k*c = 0,3*k*0,8 = 0,24*k где

с= 0,8 – аэродинамические коэффициенты для прямоугольного здания с наветренной стороны фасада [1, табл. В.2],

Нормативное значение пульсационной составляющей:

w_р = w_m*ζ*v, где

ζ – коэффициент пульсации давления ветра [1, табл. 11.4] для типа местности В:

5 м ζ = 1,22, 10 м ζ = 1,06, 20 м ζ = 0,92

Для высоты здания (низ фермы) Н = 17,7+0,15=17,85 м

Интерполируем ζ = 1,06+7,85*(0,92 – 1,06)/(20 – 10) = 0,95;

v – коэффициент пространственной корреляции пульсаций давления ветра [1, табл. 11.6]. Для плоскости zoу: ρ= b = 96 – длина здания,

χ = h = 17,85 м – высота здания [1, табл.11.6]

v = 0,52

Нормативное значение пульсационной составляющей:

w_р = w_m*ζ*v = 0,24*k*0,95*0,52 = 0,12*k

Полная ветровая:

w = w_m+w_р = 0,24*k + 0,12*k = 0,36*k

С учётом шага колонны В = 6 м:

g_в = _n*_f *w*В = 1*1,4*0,36*k*6 = 3,0*k.

_n = 1 – для зданий нормального класса отвественности,

_f =1,4 – коэффициент надёжности по ветровой нагрузки [1].

Линейная распределённая нагрузка на высоте с наветренной стороны:

- до 5 м: 3,0*0,5 = 1,5 кН/м;

- до 10 м: 3,0*0,65 = 1,95 кН/м;

- до 20 м: 3,0*0,85 = 2,55 кН/м;

- до 40 м: 3,0*1,1 = 3,3 Н/м;

Интерполяцией найдём нагрузку от ветра на высоте низа фермы и верха покрытия:

- 17,7+0,15=17,85 м: g₁ = 1,95+7,85*(2,55 – 1,95)/(20 – 10) = 2,4 кН/м;

- 17,85+3,1+0,5=21,45 м: g₂ = 2,55 + 1,45*(3,3 – 2,55) / (40 – 20) = 2,6 кН/м; где

h₁ = 3,1+0,5 м – высота фермы и толщи кровли.

С подветренной стороны с'= 0,5 [1, табл.В.2].



Рис. 6. Нормативные значения средней составляющей

ветровой нагрузки W_m, кН/м

Погонная расчётная равномерно распределённая ветровая нагрузка на крайние колонны на отм. 17,7 м (верх колонн):

наветренная: q_w = 2,4 кН / м,

подветренная: q_w = 2,4*0,5/0,8= 1,5 кН / м

Сосредоточенная ветровая нагрузка на уровне верхов колонн, на отм. 17,7 м:

с наветренной стороны F_B = (g₁ + g₂)*h₁ / 2 = (2,4 + 2,6)*3,6 / 2 = 9,0 кН;

с подветренной стороны F_B = F_B *0,5/ 0,8 = 98,0*0,5/0,8 = 5,6 кН, где

с = 0,5 – аэродинамический коэффициент, с подветренной стороны [4].

h₁ = 3,6 м – конструктивная высота фермы, плиты покрытия и кровли с утеплителем.