Раздел 1. Компоновка конструктивной схемы здания

Содержание

Задание

Введение

Раздел 1. Компоновка конструктивной схемы здания:

1.1. Выбор сетки колонн и привязка к разбивочным осям;

1.2. Компоновка покрытия;

1.3. Разбивка здания на температурные блоки;

1.4. Компоновка.

Раздел 2. Расчет поперечной рамы:

2.

2.1. Сбор нагрузок на раму;

2.2. Определение жесткостных характеристик сечения;

2.3. Расчет рамы.

Раздел 3. Расчет двухшарнирной сборной арки:

3.

3.1. Данные для проектирования;

3.2. Расчетный пролет арки и нагрузки;

3.3. Геометрические характеристики оси арки;

3.4. Определение усилий от единичной нагрузки;

3.5. Расчет затяжки;

3.6. Расчет прочности нормальных сечений арки;

3.7. Расчет прочности наклонных сечений арки;

3.8. Расчет опорного узла.

Раздел 4. Колонны:

4.

4.1. Расчет двухветвевой колонны ряда А;

4.1.1. Данные для проектирования;

4.1.2. Расчет надкрановой части колонны;

4.1.3. Расчет подкрановой части колонны.

Раздел 5. Фундаменты:

5.

5.1. Конструирование и расчет фундаментов под колонну ряда А;

5.1.1. Данные для проектирования;

5.1.2. Определение размеров подошвы фундамента и краевых давлений;

5.1.3. Определение конфигурации фундамента и проверка нижней ступени;

5.1.4. Подбор армирования подошвы.

Список литературы.

 

Раздел 1. КОМПОНОВКА КОНСТРУКТИВНОЙ СХЕМЫ ЗДАНИЯ

В задачи компоновки входят:

1. Выбор сетки колонн и привязки их к разбивочным осям;

2. Компоновка;

3. Разбивка здания на температурные блоки;

4. Компоновка поперечной рамы;

5. Выбор систем связей обеспечивающих пространственную жесткость каркаса.

Выбор сетки колонн и привязки к разбивочным осям.

 

В соответствии с заданием шаг колонн в проектируемом здании составляет 12 м. Величина пролета 36 м. Количество пролетов 2. Пролеты в здании одинаковы, поэтому поперечник имеет два типа колонн: -Крайняя колонна А и В; -Средняя Б. (рис.1.1)

Габаритные размеры колонн приняты по справочному пособию. Разбивочная ось колонн среднего ряда совпадает с геометрической осью. Для крайних колонн принимаем 250 мм. Высота помещений от чистого пола до низа стропильной конструкции равна 14,4 м. Обрез фундамента находится на отметке -0,150.

Схема расстановки колонн с привязкой к осям рис. 1.2.

Компоновка покрытия.

В соответствии с заданием основной стропильной конструкцией является арка. Плиты покрытия имеют размеры в плане: ширина 3 м, длина 12 м.

Общий вид стропильной конструкции представлен на рис. 1.3.

Схема раскладки ригелей и плит покрытий рис. 1.4. В ендовах устроены водосточные воронки диаметром 150 мм, каждая из которых обслуживает площадь покрытия равную 200 м²

 

 

Разбивка здания на температурные блоки.

Так как длина здания превышает 60 м, то возникает необходимость разбивать здание на температурные блоки. Расстояние между температурно-усадочными швами не должно превышать 60 м. следовательно, проектируемый каркас разбиваем на два температурных блока. Шов назначаем посередине здания.

Колонну в конце каждого температурного шва смещаем на 500 мм во внутрь здания. Температурно-усадочный шов в продольном направлении не требуется, так как величина двух пролетов не превышает 72 м.

Компоновка.

Компоновка представлена на рис. 1.5.

1.5. Выбор системы связей.

Пространственную жесткость каркаса обеспечивают жесткое защемление колонн фундаментом, жесткий диск покрытия и система вертикальных и горизонтальных связей.

В поперечном направлении установка связей не требуется, так как жесткость каркаса обеспечивают колонны и диск покрытия.

В продольном направлении устойчивость каркаса обеспечивают вертикальные металлические связи. Эти связи устанавливаются в середине каждого температурного блока, в одном шаге, на высоту от обреза фундамента до низа подкрановой балки.

При высоте опорных частей ригелей менее 800 мм вертикальные связи по покрытию не устанавливаются, при большей высоте установка вертикальных связей обязательна. Эти связи устанавливаются в торцах температурного блока.

Роль горизонтальных связей выполняют плиты покрытия, приваренные к закладным деталям стропильной конструкции.

Схема расположения вертикальных связей представлена на рис. 1.6.

Сбор нагрузок на раму.

На раму действуют следующие нагрузки:

1. Постоянная нагрузка от массы покрытия.

2. Снеговая нагрузка, приложенная к покрытию.

3. Ветровая нагрузка, действующая на продольные стены.

5. Крановые нагрузки, приложенные к точке крепления подкрановой балки к стойкам.

Расчет рамы

 

Статический расчет рамы выполняется на основании собранных выше нагрузок по приведенным расчетным схемам отдельно для каждого вида загружения.

Расчет производим в MS Excel согласно рекомендациям учебного пособия: Дрозд Я. И., Пастушков Г. П. Предварительно напряженные железобетонные конструкции. Определение усилий проводим в 4 сечениях по высоте колонны (рис.2.4.1). Результаты расчета представлены в приложении 1.

 

Рис. 2.4.1 Расчетные сечения средней колонны

 

 

Раздел 3. Расчет двухшарнирной сборной арки пролетом 36м с предварительно напряженной затяжкой

Данные для проектирования

- бетон тяжелый класса В35 с расчетными характеристиками при коэффициенте условий работы бетона :

0,9·19,5=17,5МПа;

0,9·1,3=1,17МПа;

29МПа;

2,1МПа;

32500МПа.

 

- напрягаемая арматура затяжки А800

695МПа;

788МПа;

1,9·10⁵МПа.

 

- ненапрягаемая продольная и поперечная арматура класса А500

435МПа;

МПа;

300 МПа;

2,0·10⁵МПа.

 

К трещиностойкости затяжки предъявляют требования 3-ей категории. Прочность бетона затяжки к моменту отпуска натяжных устройств (передаточная прочность) принимается:

МПа

15,5МПа

Геометрические размеры сечений арки приведены на рис.14

 

Расчет затяжки

¨ Расчет по прочности

Арматуру затяжки подбираем как для центрально растянутого элемента

мм²

Принимаем 9 Ø25 шт из условия расположения арматуры в сечении (см.рис.17). Тогда площадь арматуры:

мм²

 

¨ Определение потерь предварительного напряжения

Величину начального предварительного напряжения принимаем максимально допустимой

МПа

Первые потери:

- от релаксации напряжений

МПа;

- от температурного перепада

МПа

- от деформации анкеров при инвентарных зажимах

МПа

- - напрягаемая арматура не имеет перегибов;

- - натяжение производиться на упоры стенда;

- от быстронатекающей ползучести:

МПа

Н = 2659,5 кН

МПа

‹ =0,95

МПа

Итого первые потери

МПа

 

Вторые потери

- от усадки тяжелого бетона класса В35

МПа;

- от ползучести

МПа

Н = 2578,3кН

МПа

‹ =0,95

МПа

Итого вторые потери:

МПа

Полные потери:

МПа›100МПа

 

 

Расчет опорного узла арки

В опорном узле подбираются:

- дополнительная продольная ненапрягаемая арматура, компенсирующая понижение расчетного усилия в напрягаемой арматуре из-за недостаточной анкеровки последней в узле;

- поперечные стержни, обеспечивающие прочность по наклонным сечениям для 2 схем разрушения (рис.18а,б).

Требуемая площадь дополнительной ненапрягаемой арматуры:

мм²

Принимаем 4∅18 А500 .

Требуемая длина анкеровки ненапрягаемой арматуры

мм

В расчетах принимаем фактическую длину заделки 920мм.

Для напрягаемой арматуры длина анкеровки, обеспечивающая полное использование арматуры по прочности составляет 1500мм.

Площадь поперечных стержней подбирается для двух схем разрушения: от отрыва по линии АВ (рис.18,а) при недостаточном заанкеровании продольной арматуры и от изгиба по наклонному сечению АВ (рис.18,б)

¨ Расчет на отрыв по наклонному сечению АВ

Принимаем в опорном узле два каркаса, располагая их у противоположных граней узла; шаг поперечных стержней в каркасе 100мм. Тогда наклонное сечение АВ пересекает n=2·13 = 26 стержней

Требуемая площадь сечения одного поперечного стержня

‹0

Н – усилие в напрягаемой арматуре с учетом неполного использования ее прочности на длине

заделки .

- усилие в ненапрягаемой арматуре.

Конструктивно принимаем ∅8 А500 с шагом 200мм.

Расчет на изгиб по наклонному сечению АВ. Требуемая площадь сечения одного поперечного стержня

93.2мм²

420,0мм – высота сжатой зоны

мм, β = 30˚

мм – расстояние от центра тяжести сжатой зоны до равнодействующей усилий в поперечной арматуре узла;

а = 340 мм – расстояние от торца до центра опорного узла;

мм

мм.

Окончательно принимаем ∅12 А400 с шагом 200мм.

Рис.18, а,б

 

Колонны

Данные для проектирования

 

- бетон В25 с расчетными характеристиками:

=14,5МПа;

=1,05МПа;

=27000МПа;

- продольная рабочая арматура класса А500

=435 МПа;

=400 МПа

=200000МПа;

=

- поперечная арматура класса А240

Геометрические размеры колонны и усилия установлены в ее сечениях в гл.2.

Фундаменты

Фундаменты воспринимают нагрузки от колонн и передают их на грунты основания. Проектируют их обычно столбчатыми в сборном и монолитном железобетоне.

 

Данные для проектирования

Глубину заложения подошвы принимаем из условия промерзания грунта равной для г.Калуга d=1,75м (1,34м). Обрез фундамента – на отм. 0,150м. Расчетное сопротивление грунта основания R=260кПа, средний удельный вес материала фундамента и грунта на нем кН/м³.

Бетон фундамента класса В20 с расчетными характеристиками при

МПа;

МПа;

Под фундаментом предусматирвается бетонная подготовка толщиной 100мм из бетона класса В3,5.

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

- комбинация Мmax:

При : кН; кН; кН;

При : кН; кН; кН;

Нагрузка от веса части стены ниже отм.7.250, передающаяся на фундамент через фундаментную балку, приведена в таблице 8.

 

Таблица 8

Элементы конструкций	Нагрузка, кН
нормативная	расчетная
При	При
Фундаментные балки, l=11,96	32,25	30,64	35,48
Стеновые панели ∑h=10,0м,	10,0·2,5·12=300,0	285,0	330,0
Остекление проемов ∑h=6,0м,	6,0·0,5·12=36,0	34,2	39,3
Итого:		349,8	404,8

Эксцентриситет приложения нагрузки от стены:

мм = 1,1м, тогда изгибающие моменты от веса стены относительно оси фундамента:

При кН

При кН

Расчетная схема усилий для фундамента показана на рис.18.

Рис.18

 

 

Подбор арматуры подошвы

Под действием реактивного давления грунта ступени фундамента работают на изгиб как консоли, защемленные в теле фундамента. Изгибающие моменты определяют в обоих направлениях для сечений по граням уступов и по грани колонны (рис.23)

Рис.20

Площадь сечения рабочей арматуры подошвы определяется по формуле:

, где

и - момент и рабочая высота в i-ом сечении.

 

¨ Подбор арматуры в направлении длинной стороны подошвы

Сечение I-I

281,0 кПа;

кН·м;

мм²

 

Сечение II-II

кПа;

кН·м;

мм²

 

Сечение III-III

кПа;

250,5кН·м;

мм²

 

Принимаем в направлении длинной стороны 17ф12 с шагом 200мм.

 

¨ Подбор арматуры в направлении короткой стороны

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

Сечение I’-I’ по грани второй ступени

=125,4кН·м

мм²

Сечение II’-II’:

=348,5кН·м

мм²

Сечение III’-III’:

=635,1кН·м

мм²

В соответствии с конструктивными требованиями, наименьший диаметр стержней должен быть не менее 12мм при длине стороны от 3м, а наибольший шаг стержней не должен превышать 200мм. Принимаем вдоль короткой стороны фундамента 17ф12 А500 с шагом 200мм.

 

Содержание

Задание

Введение

Раздел 1. Компоновка конструктивной схемы здания:

1.1. Выбор сетки колонн и привязка к разбивочным осям;

1.2. Компоновка покрытия;

1.3. Разбивка здания на температурные блоки;

1.4. Компоновка.

Раздел 2. Расчет поперечной рамы:

2.

2.1. Сбор нагрузок на раму;

2.2. Определение жесткостных характеристик сечения;

2.3. Расчет рамы.

Раздел 3. Расчет двухшарнирной сборной арки:

3.

3.1. Данные для проектирования;

3.2. Расчетный пролет арки и нагрузки;

3.3. Геометрические характеристики оси арки;

3.4. Определение усилий от единичной нагрузки;

3.5. Расчет затяжки;

3.6. Расчет прочности нормальных сечений арки;

3.7. Расчет прочности наклонных сечений арки;

3.8. Расчет опорного узла.

Раздел 4. Колонны:

4.

4.1. Расчет двухветвевой колонны ряда А;

4.1.1. Данные для проектирования;

4.1.2. Расчет надкрановой части колонны;

4.1.3. Расчет подкрановой части колонны.

Раздел 5. Фундаменты:

5.

5.1. Конструирование и расчет фундаментов под колонну ряда А;

5.1.1. Данные для проектирования;

5.1.2. Определение размеров подошвы фундамента и краевых давлений;

5.1.3. Определение конфигурации фундамента и проверка нижней ступени;

5.1.4. Подбор армирования подошвы.

Список литературы.

 

Раздел 1. КОМПОНОВКА КОНСТРУКТИВНОЙ СХЕМЫ ЗДАНИЯ

В задачи компоновки входят:

1. Выбор сетки колонн и привязки их к разбивочным осям;

2. Компоновка;

3. Разбивка здания на температурные блоки;

4. Компоновка поперечной рамы;

5. Выбор систем связей обеспечивающих пространственную жесткость каркаса.