Определение расчетных комбинаций усилий и продольного армирова-

Курсовой проект

 

по дисциплине

«Железобетонные и каменные конструкции»

 

Железобетонные конструкции одноэтажного промышленного

здания с мостовым краном

 

Пояснительная записка

 

ОГУ 270102.

 

 

Руководитель проекта

________________ __________ Рязанов В.И

«___»_____________

Исполнитель

студент гр.

________________

«___»_____________

 

 

Оренбург

 

Содержание………………………………………………………………….........…….2

Исходные данные для курсового проектирования…………............…3

1 Компоновка поперечной рамы и определение нагрузок……...........4

1.1 Компоновка поперечной рамы…………………………………………............…4

1.2 Определение постоянных и временных нагрузок…………………….........……5

1.2.1 Постоянные нагрузки……………………………………………...................….5

1.2.2 Временные нагрузки…………………………………………………........…….8

1.2.3 Крановые нагрузки………………………………………………..........………..8

1.2.4 Ветровая нагрузка………………………………………………..........................9

2 Проектирование стропильной конструкции…………………....…..11

2.1 Расчетный пролет, нагрузки, усилия…………………………………….......….11

2.2 Расчет элементов нижнего пояса фермы………………………………..........…15

2.3 Расчет трещиностойкости нижнего пояса фермы………………………......…15

2.4 Расчет прочности наклонного сечения нижнего пояса…………………...……22

2.5 Расчет элементов верхнего пояса………………………………………….....….23

2.6 Расчет стоек фермы по прочности…………………………………………...….25

2.7Расчет и конструирование опорного узла……………………………………….28

3 Статический расчет поперечной рамы……………………………....30

3.1 Вычисление геометрических характеристик сечений колонн………………...30

3.2 Определение реакций верха колонн рамы-блока от единичного смещения…30

3.2.1 Загружение рамы – блока постоянной нагрузкой……………………………32

3.2.2 Загружение рамы – блока снеговой нагрузкой……………………………….33

3.2.3 Загружение рамы – блока крановой нагрузкой………………………………34

3.2.4 Загружение рамы – блока ветровой нагрузкой……………………………….38

4 Проектирование внецентренно сжатой колонны……………………………....40

Определение расчетных комбинаций усилий и продольного армирова-

 ния для заданного сечения………………………………………………………..…40

4.2. Расчет надкрановой части колонны………………………………………….…40

4.3. Расчет подкрановой части колонны………………………………………….…42

4.4. Расчет крановой консоли………………………………………………………..45

4.5. Проверка трещиностойкости и прочности колонны в стадиях подъма,

  транспортирования и монтажа…………………………………………………..…46

Расчет и конструирование монолитного внецентренно нагруженного

 фундамента под колонну………………………………………………………....…48

5.1. Данные для проектирования………………………………………………...….48

5.2. Определение размеров подошвы фундамента и краевых давлений………....48

5.3. Определение конфигурации фундамента и проверка нижней ступени….......50

5.4. Подбор арматуры подошвы…………………………………………………......52

5.5. Расчет подколонника и его стаканной части………………………………..…53

Список использованных источников…………………………………………...….57

Исходные данные для курсового проектирования

 

1. Шаг колонн в продольном направлении, м – 12.00

2. Число пролетов в продольном направлении – 5

3. Число пролетов в поперечном направлении – 2

4. Высота до низа стропильной конструкции, м – 10.80

5. Типии ригеля и пролет – ФБ - 24

6. Грузоподъёмность (тс) и режим работы крана – 32/5 Н

7. Тип конструкции кровли – 2

8. Класс бетона монолитных конструкций и фундамента – В15

9. Класс бетона сборных конструкций – В30

10. Класс бетона предварительно напряженных конструкций – В35

11. Вид бетона стропильной конструкции и плит покрытия – легкий

12. Класс арматуры монолитных конструкций и фундамента – A-III

13. Класс арматуры сборных ненапрягаемых конструкций – A-III

14. Класс предварительно напрягаемой арматуры – Вр - II

15. Тип и толщина стеновых панелей – ПСЯ-200

16. Проектируемая колонна по оси – А

17. Номер расчетного сечения колонны – 3 - 3

18. Глубина заложения фундамента, м – 2.55

19. Условное расчетное сопротивление грунта, МПа – 0.20

20. Район строительства – Братск

21. Влажность окружающей среды – 70%

22. Класс ответственности здания – I

Компоновка поперечной рамы и определение нагрузок

 

Компоновка поперечной рамы

 

Компоновка поперечной рамы производится в соответствии с требованиями типизации конструктивных схем одноэтажных промышленных зданий.

Находим высоту надкрановой части колонн:

– подкрановой балки 1,2 м (по приложению XII /5/);

– кранового пути 0,15 м;

– минимальный габарит приближения крана к стропильной конструкции 0,1 м;

– высота моста крана грузоподъемностью 32/5 т  (прил. XV /5/).

Соответственно высота надкрановой части колонны:

.

С учетом унификации размеров колонн серии 1.424.1-5 (приложение V /5/) принимаем .

Высота подкрановой части колонны определяем по заданной высоте до низа стропильной конструкции 10.80 м, и отметки обреза фундамента -0,15 м:

.

Расстояние от верха колонны до уровня головки подкранового рельса:

.

Для назначения размеров сечений колонн по условию предельной гибкости вычисляем их расчетные длины в соответствии с требованиями таблицы 32 /1/.

 

Таблица 1 – Расчетные длины колонн

Часть колонны	При расчете в плоскости поперечной рамы		В перпендикулярном направлении
	при учете нагрузок от крана	без учета нагрузок от крана
Подкрановая
Надкрановая

 

Подкрановой части ;

Надкрановой части .

С учетом требований унификации для мостовых кранов грузоподъемностью 35/5 т принимаем поперечное сечение колонн в надкрановой части 400´600 по ГОСТ 25628-90.

Высоту сечения подкрановой части, в соответствии с рекомендациями, назначаем в пределах:

.

Для колонн крайних и среднего рядов сечение подкрановой части назначаю 400´700 по ГОСТ 25628-90.

В соответствии с таблицей габаритов колонн (приложение V /5/) и назначенными размерами поперечных сечений принимаем для колонн крайнего ряда по осям А и В номер типа опалубки 4, а для колонн среднего ряда по оси Б – 9.

Стропильную конструкцию по заданию принимаем в виде сегментной безраскосной фермы с номером типа опалубочной формы 3(объем бетона 4,7 м³).

По приложению XI /5/ назначаем тип плит покрытия размером 3´12 м (номер опалубочной формы 4, высота ребра 455 мм, приведенная толщина с учетом заливки швов 89,7 мм).

Толщина кровли согласно приложению XIII /5/ cоставляет 160 мм.

По заданию проектируем наружные стены из сборных навесных панелей. В соответствии с приложением XIV /5/ принимаем панели из бетона на пористом заполнителе марки по плотности D800 толщиной 200 мм.

Размеры остекления (сплошного ленточного) назначаем по приложению XIV/5/ с учетом грузоподъемности мостовых кранов – 2400 мм.

 

Результаты компоновки приведены на рисунке 1.

Рисунок 1 – Поперечная рама

Расчет крановой консоли

На крановую консоль колонны ряда А действует сосредоточенная сила от веса подкрановой балки и вертикального давления кранов.

Размеры консоли: h _с = 1200 мм; l _С = 600 мм; а = 300 мм; h ₀ = 1160 мм. Подкрановые балки с шириной опорной площадки 340 мм опираются поперек консоли, тогда l_{s ир} = 340 мм; l ₁ = 340 мм. Так как на консоль действуют нагрузки малой суммарной продолжительности, то рас­четные сопротивления бетона принимаем с коэффициентом  =1,1;  = 18,7 МПа;   = 1,32 МПа.

Так как Q _с = 381,3 кН < 2,5  = 2,5·1,32·400·1160 = 1531,2 кН, прочность бетонного сечения консоли достаточна и поперечное армирование ее выполняется по конструктивным требованиям п. 5.77 [5].

При h _с = 1200 мм > 2,5·а = 2,5·300 = 750 мм поперечное армирование принимаем в виде горизонтальных хомутов из стержней Ø6 А-III с шагом 150 мм по высоте консо­ли.

 

Проверим по п. 3.93 [5] бетон консоли под опорой подкрановой бал­ки на местное сжатие (смятие) из условия

             

для чего последовательно определяем:

- площадь смятия

;

- расчетная площадь смятия

;

- ;

 - расчетное сопротивление бетона смятию

,

Проверяем условие:

, следовательно, смятие бетона консоли не произойдет.

Требуемая площадь сечения продольной арматуры консоли:

Принимаем 2Ø16 А-III (А _s = 402 мм  ). Для надежной анкеровки продольной арматуры она должна быть заведена за грань колонны на длину не менее чем          l _ап = 36 d = 36·16 = 576мм. < h = 600 мм,следовательно требуемая длина анкеровки достаточна.

4.5. Проверка трещиностойкости и прочности колонны в стадиях подъма, транспортирования и монтажа

В процессе подъема, транспортирования и монтажа характер работы колонны и ее расчетные схемы принципиально отличаются от таковых в стадии эксплуатации: колонна работает на изгиб по схеме одно — или двухконсольной балки с высотой поперечного сечения, равной ширине сечения колонны. Кроме того, отпускная прочность бетона может состав­лять не более 80 %.

Рис. 3.3. Расчетные схемы колонны:

а - при подъеме и перевозке; б - на стадии монтажа

Места расположения строповочных отверстий в стволе колонны можно установить из расчета по образованию трещин, примерный порядок которого приведен ниже.

1. Предельный момент, воспринимаемый сечением с симметричным
армированием при изгибе

в надкрановой части: ; здесь А _s = 509 мм² (2Ø18 А-III); h ₀ = 400 - 30 = 370 мм;

в подкрановой части: ; здесь А _s = 515,1 мм² (2Ø16 + 1Ø12) А-III - площадь сечения продольных стержней у широкой грани колонны.

2. Погонная нагрузка от собственного веса колонны с учетом коэф­фициента динамичности, равного при подъеме

в надкрановой части ;

в подкрановой части .

3. Момент образования нормальных трещин

в надкрановой части ,

где   = 1,55 МПа для бетона с отпускной прочностью, равной 80% про­ектной, т.е. для класса В 24;

;

;

; .

в подкрановой части: ,

где ;

;

; .

4. Расстояния от торцов колонны до строповочных отверстий

в надкрановой части ;

в подкрановой части .

Принимаем в надкрановой части , а в подкрановой ; тогда

 и , а максимальный момент в пролете составит

, т.е. при подъеме в наиболее напряженных сечениях колонны трещины не образуются.

При транспортировке коэффициент динамичности , тогда

 и . Расстояния до прокла­док из условия отсутствия трещин составят:

 и ;

момент в пролете М = 38,85 кН·м < М _crc = 93,9 кН·м, т.е. и при транспортировке колонны трещины в ней не образуются.

При установке колонны в проектное положение ее расчетная схема принимается по рис. 3.3, б.

 Изгибающий момент в месте строповки

M _А = 8,4·4,5²/ 2 = 85,1 кН·м < М_и = 63,2 кН·м,

 а в середине пролета

M = 9,8·7,2²/ 8 – 85,1 / 2 = 20 кН·м < М_и = 63,9 кН·м.

 Кратковременная ширина раскрытия трещин в месте строповки

Условие по раскрытию трещин выполняется.

 

Данные для проектирования

 

Глубину заложения подошвы принимаем из условия промерзания грунта равной d = 2,55 м. Обрез фундамента - на отм. -0,15 м. Расчетное со­противление грунта основания R = 0,2 МПа, средний удельный вес материала фундамента и грунта на нем γ_т = 20 кН/м. Бетон фундамента класса В 15 с расчетными характеристиками при : ; . Под фундаментом предусматривается бетонная подго­товка толщиной 100 мм из бетона класса В3,5.

На фундамент в уровне его обреза передаются от колонны следующие усилия:

комбинация М_{т in}

: N_n = 706,6 кН; М = -52кН·м; Q_n = 14,2 кН;

: N_n = 777,3 кН; М = -57,2кН·м; Q_n = 15,6 кН;

комбинация N _{т ax}

: N_n = 855,1 кН; М = -28,3кН·м; Q_n = 14,5 кН

: N_n = 940,6 кН; М = -31,1кН·м; Q_n = 15,9 кН

 

Нагрузка от веса части стены ниже отм. +6,000.

: ;

:

Эксцентриситет приложения нагрузки от стены , тогда изгибающие моменты от веса стены относительно оси фундамента:

:

:

Расчетная схема усилий для фундамента показана на рис. 4.1.

Подбор арматуры подошвы

 

Рис 5. Схема к подбору арматуры подошвы фундамента.

 

Подбор арматуры в направлении длинной стороны подошвы.

Сечение I-I ().

;

;

.

Сечение II-II ().

;

;

.

Принимаем в направлении длинной стороны 13 Ø12 A-III () с шагом 200 мм (крайние стержни 150 мм).

 

Подбор арматуры в направлении короткой стороны.

Расчет ве­дем по среднему давлению по подошве р_т = 154,4 кПа. Учитываем, что стержни этого направления будут во втором (верхнем) ряду, поэтому рабо­чая высота . Полагаем, что диаметр стержней вдоль короткой стороны тоже будет не более 12 мм.

Сечение I’-I’ по грани второй ступени ().

,

 

 

.

Сечение II’-II’ по грани второй ступени ().

,

.

 

Наибольший шаг стержней не должен превышать 200 мм. Тогда прини­маем вдоль короткой стороны фундамента 14 Ø12 A-III (), шаг 200 мм.

Курсовой проект

 

по дисциплине

«Железобетонные и каменные конструкции»

 

Железобетонные конструкции одноэтажного промышленного

здания с мостовым краном

 

Пояснительная записка

 

ОГУ 270102.

 

 

Руководитель проекта

________________ __________ Рязанов В.И

«___»_____________

Исполнитель

студент гр.

________________

«___»_____________

 

 

Оренбург

 

Содержание………………………………………………………………….........…….2

Исходные данные для курсового проектирования…………............…3

1 Компоновка поперечной рамы и определение нагрузок……...........4

1.1 Компоновка поперечной рамы…………………………………………............…4

1.2 Определение постоянных и временных нагрузок…………………….........……5

1.2.1 Постоянные нагрузки……………………………………………...................….5

1.2.2 Временные нагрузки…………………………………………………........…….8

1.2.3 Крановые нагрузки………………………………………………..........………..8

1.2.4 Ветровая нагрузка………………………………………………..........................9

2 Проектирование стропильной конструкции…………………....…..11

2.1 Расчетный пролет, нагрузки, усилия…………………………………….......….11

2.2 Расчет элементов нижнего пояса фермы………………………………..........…15

2.3 Расчет трещиностойкости нижнего пояса фермы………………………......…15

2.4 Расчет прочности наклонного сечения нижнего пояса…………………...……22

2.5 Расчет элементов верхнего пояса………………………………………….....….23

2.6 Расчет стоек фермы по прочности…………………………………………...….25

2.7Расчет и конструирование опорного узла……………………………………….28

3 Статический расчет поперечной рамы……………………………....30

3.1 Вычисление геометрических характеристик сечений колонн………………...30

3.2 Определение реакций верха колонн рамы-блока от единичного смещения…30

3.2.1 Загружение рамы – блока постоянной нагрузкой……………………………32

3.2.2 Загружение рамы – блока снеговой нагрузкой……………………………….33

3.2.3 Загружение рамы – блока крановой нагрузкой………………………………34

3.2.4 Загружение рамы – блока ветровой нагрузкой……………………………….38

4 Проектирование внецентренно сжатой колонны……………………………....40

Определение расчетных комбинаций усилий и продольного армирова-

 ния для заданного сечения………………………………………………………..…40

4.2. Расчет надкрановой части колонны………………………………………….…40

4.3. Расчет подкрановой части колонны………………………………………….…42

4.4. Расчет крановой консоли………………………………………………………..45

4.5. Проверка трещиностойкости и прочности колонны в стадиях подъма,

  транспортирования и монтажа…………………………………………………..…46