Проектирование железобетонных конструкций одноэтажного промышленного здания с мостовыми кранами в г.Самара

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ  И НАУКИ РФ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ

ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО  ОБРАЗОВАНИЯ

«БРАТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  УНИВЕРСИТЕТ»

КАФЕДРА “СТРОИТЕЛЬНЫЕ КОНСТРУКЦИИ”

 

 

 

 

 

                                                                                         Курсовой проект

Железобетонные и каменные

                                                                                                                       конструкции

 

 

 

 

ПРОЕКТИРОВАНИЕ  ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ

ОДНОЭТАЖНОГО  ПРОМЫШЛЕННОГО ЗДАНИЯ С МОСТОВЫМИ КРАНАМИ В Г.САМАРА

Пояснительная записка

КП-2069829-270102-277-12

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнил:

ст. гр.  ПГС-08           И.Д.Макаров

 

Проверил:

ст. преподаватель                                                                                    М.Д.Сорока

 

 

 

Братск 2012

СОДЕРЖАНИЕ

Бланк задания……………………………………………………………………3

Введение………………………………………………………………………… 4

1. Компоновка поперечной рамы и определение нагрузок………………….. 5

1.1 Компоновка поперечной рамы……………………………………………..5

1.2Постоянные нагрузки………………………………………………………..6

1.3 Временные нагрузки………………………………………………………...8

1.4 Крановые нагрузки…………………………………………………………..8

1.5  Ветровая нагрузка…………………………………………………………..9

2. Расчёт безраскосной фермы..……………………………………………….11

2.1 Расчёт элементов  нижнего пояса фермы…………………………………11

2.2 Расчёт элементов  верхнего пояса фермы…………………………………17

2.3 Расчёт стоек фермы………………………………………………………..20

2.4 Расчет и конструирование опорного узла фермы………………………..22

3 Проектирование колонны……………………………………………………24

3.1 Определение расчетных  комбинаций усилий и продольного  армирования…………………………………………………………………………...24

4 Конструирование продольной и поперечной арматуры и расчёт подкрановой консоли…………………………………………………………………31

5 Расчёт и конструирование монолитного внецентренно нагруженного

фундамента под колонну……………………………………………………………..34

Заключение……………………………………………………………………..39

Список использованных источников…………………………………………40

Приложение А………………………………………………………………….41

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 

Задачей данного курсового  проекта является проектирование железобетонных конструкций одноэтажного промышленного  здания для города Минска.

  Расчёт выполняется при помощи автоматизированного проектирования. В курсовом проекте рассчитываются и проектируются такие конструкции, как безраскосная ферма, колонна, внецентренно-нагруженный фундамент под колонну. В ходе выполнения курсового проекта перед студентом поставлены такие задачи, как, например, компоновка поперечной рамы, расчёт и подбор арматуры в различных конструкциях, навыки и умение пользоваться СНиПами и другой справочной литературой.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.  Компоновка поперечной рамы и определение нагрузок

 

1.1 Компоновка поперечной  рамы

Компоновку поперечной рамы производим в соответствии с требованиями типизации конструктивных схем одноэтажных промышленных зданий.

Находим высоту подкрановой  части колонн, принимая высоту подкрановой балки 0,8 м (по приложению 12 [1]), а кранового пути 0,15 м с учётом минимального габарита приближения крана к стропильной конструкции 0,1м и высоты моста крана грузоподъёмностью 16т Н_к=2,2м (по прил. 15 [1]):

Н₂ ³ 0,8+0,15+0,1+2,2=3,25 м.

С учётом унификации размеров колонн серии 1.424.1(прил. 5 [1]) назначаем Н₂ = 3,3 м.

Высоту подкрановой  части колонн определяем по заданной высоте до низа стропильной конструкции 10,8 м и отметки обреза фундамента – 0,150м, при Н₂ = 3,3м:                                           

Н₁ = 10,8-3,3+0,15=7,65м.

Расстояние от верха  колонны до уровня головки подкранового рельса соответственно будет равно: у = 3,3 -0,8-0,15=2,35м.

Для назначения размеров сечений колонн по условию предельной гибкости вычислим их расчётные длины  в соответствии с требованиями табл. 32[3]. Результаты приведены в таблице 1.1.

    

Таблица 1.1 - Расчётные длины колонн

Часть колонны	При расчёте  в плоскости поперечной рамы		В перпендикулярном направлении
	при учёте нагрузок от крана	без учёта нагрузок от крана
Подкрановая Н1 = 10,05м	1,5Н1 = 1,5∙10,05 =        =11,475м	1,2(Н1+Н2) = 1,2(10,05+3,3)=    13,14м	0,8Н1 = 0,8∙10,05 = 6,12м
Надкрановая Н2 = 3,3м	2Н2 = 2∙3,3 = 6,6м	2,5Н2 = 2,5∙3,3 =   8,25м	1,5Н2 = 1,5∙3,3 =          4,95м

В этом случае удовлетворяются  требования по гибкости и рекомендации по назначению высоты сечения подкрановой части колонны в пределах

(1/10…1/14)Н₁ = (1/10…1/14)7,65 = 0,765…0,546м.

В соответствии с таблицей габаритов колонн (прил. 5 [1]) и назначаемыми размерами поперечных сечений принимаем  для колонн крайнего ряда по оси  А номер типа опалубки 2, а для колонн среднего ряда по оси Б – 8.

Стропильную конструкцию по заданию  принимаем в виде безраскосной фермы ФБ-24 из легкого бетона. По приложению 6 [1] назначаем марку фермы   ФБ-24I  с номером типа опалубочной формы 1.

По приложению 11 [1] назначаем тип плит покрытия размером 3х6м (номер типа опалубочной формы 1, высота ребра 300мм, приведённая толщина с учётом заливки швов бетоном 65,5мм).

Толщина кровли (тип 4)согласно приложению 13 составляет 100 мм.

По заданию проектируем наружные стены из сборных навесных панелей. В соответствии с приложением 14 [1] принимаем панели из ячеистого бетона марки по плотности D800 толщиной 200мм. Размеры остекления назначаем по прил. 14 [1] c учётом грузоподъёмности  мостовых кранов.

1.2  Постоянные нагрузки

Распределённые по поверхности  нагрузки от веса конструкции покрытия заданного типа приведены в таблице 1.2.

Таблица 1.2 - Постоянные нагрузки на 1 м² покрытия

Элемент покрытия	Нормат. нагрузка    кН/м2	Коэф. надёжности по нагрузке	Расчётная нагрузка, кН/м2
Кровля: Слой гравия, втопленный в битум 4-хслойный рубероидный ковёр Цементная стяжка (d=25мм, s=18кН/м3) Утеплитель-мин.вата(d=50мм, ρ=3,2кН/м3) Пароизоляция (слой рубероида на битумной мастике)	0,16 0,09 0,27 0,3 0,03	1,3 1,3 1,3 1,3 1,3	0,208 0,117 0,351 0,39 0,039
Ребристые плиты покрытия  размером 3х6м с учётом заливки швов (d=65,5мм,  ρ=19,9кН/м3) Ферма безраскосная (Vb = 3,7м3, пролёт 24м, шаг колонн 6м, бетон тяжёлый) 3,7∙19,9/24∙6 = 0,511	1,303   0,511	1,1   1,1	1,434   0,562
Итого			3,101

С учётом коэффициента надёжности по назначению здания g_n=1,0 (класс ответственности I) и шага колонн в продольном направлении 12 м, расчётная постоянная  нагрузка на 1м ригеля рамы будет равна:

G = 3,101 ∙1 ∙6 = 18,6 кН/м

Нормативная нагрузка от 1 м² стеновых панелей из ячеистого бетона марки D800 при толщине 0,3м составит: 0,3∙9,9 = 2,97 кН/м²;

где  ρ = 9,9 кН/м³ – плотность поризованного бетона, согласно    п. 2.13 [4].

Нормативная нагрузка от 1 м² остекления по приложению 14 равна 0,5 кН/м².

Расчётные нагрузки от стен и остекления оконных переплётов:

на участке между  отметками 12,6 и 15м:

G₁ = 2 ∙6 ∙ 2,97  ∙1,1 ∙1 = 47,045 кН;

на участке между отметками  10,2и 12,6:

G₂ = (1,2∙6∙2,97+1,8∙6∙0,5)∙1,1∙1 = 20,68кН;

на участке между отметками 0,0  и 7,8:

G₃=(1,2∙6∙2,97+6∙6∙0,5)1,1∙1=38,5кН.

   Расчётные нагрузки от собственного веса колонн из легкого бетона ρ=35кН/м³:

колонна по оси А, подкрановая часть  с консолью:

G₄₁ = (0,7 ∙7,65+0,35 ∙0,45+0,5 ∙0,35 ∙0,35) ∙0,4 ∙25 ∙1,1 ∙1 =61,303кН;

надкрановая часть:       G₄₂ = 0,4 ∙0,38∙3,25 ∙25 ∙1,1 ∙1 = 13,585 кН;

Итого:                                              G₄ = G₄₁ + G₄₂,                                                    (1.1)

G₄ = 61,303 + 13,585 = 74,888 кН.

колонна по оси Б, подкрановая часть с консолями:

G₅₁ = (0,7 ∙7,65+2 ∙0,7 ∙0,65+0,65∙0,65)0,4 ∙25 ∙1,1 ∙1 = 73,56кН;

надкрановая часть:               G₅₂ =13,585кН;

Итого:                                             G₅ = G₅₁ + G₅₂ ,                                                   (1.2)

G₅ = 73,56 + 13,585 = 87,14 кН.

Расчётная нагрузка от собственного веса подкрановых балок (по прил.12) и  кранового пути (1,5кН/м) будет равна:

G₆ = (35+1,5 ∙6)1,1 ∙1 = 49 кН.

 

    

   1.3 Временные нагрузки

Снеговая нагрузка для  расчёта поперечной рамы принимается равномерно распределённой во всех пролётах здания. Для г. Самара нормативное значение снегового покрова s₀ = 1,5 кПа и соответственно полное нормативное значение снеговой нагрузки s = s₀m = 1,5 ∙1 = 1,5 кПа.

 Коэффициент надёжности для снеговой нагрузки g_f = 1,4. Тогда расчётная нагрузка от снега на 1 м ригеля рамы с учётом класса ответственности здания будет равна:

Р_sn = 1,5 ∙1,4∙6 ∙1 = 12,6кН/м.

Длительно действующая часть снеговой нагрузки согласно п. 1.7 [8] составит:                                           Р_sn,l = 0,5P_sn = 0,5 ∙12,6 = 6,3 кН/м.

 

1.4  Крановые нагрузки

По приложению 15 [1] находим  габариты и нагрузки от мостовых кранов грузоподъёмностью Q = 16т; ширина крана В_к = 5,6м; база крана А_к = 4,4 м; нормативное максимальное давление колеса крана на подкрановый рельс P_max,n = 140 кН; масса тележки G_т =3,7т; общая масса крана G_к = 18,7т.

Нормативное минимальное  давление одного колеса крана на подкрановый  рельс (при 4 колёсах):                                   

                                  P_min,n = 0,5(Q + Q_k) - P_max,n ,                                            (1.3)

P_min,n = 0,5(156,96 + 18,7 ∙9,81) - 140 = 30,2 кН.

Нормативная горизонтальная нагрузка на одно колесо крана, направленная поперёк кранового пути и вызываемая торможением тележки, при гибком подвесе груза будет равна:              

                                        Т_n = 0,5 ∙0,05(Q + Q_т) ,                                            (1.4)

Т_n = 0,5 ∙0,05(156,96+3,7∙9,81) = 4,83кН.

Расчётные крановые нагрузки вычисляем с учётом коэффициента надёжности по нагрузке g_f = 1,1 согласно п. 4.8 [8].

Определим расчётные нагрузки от двух сближенных кранов по линии влияния (рис. 1.1) без учёта коэффициента сочетания Y:

максимальное давление на колонну

          D_max = P_max,n g_f Σy ∙γ_n = 140 ∙1,1 ∙1,95 ∙1 = 300,3 кН;                   (1.5)

где: Σy-сумма ординат линий влияния, Σy = 1,95;

минимальное давление на колонну:

 D_min = P_min,ng_fΣy ∙γ_n = 30,2 ∙1,1 ∙1,95 ∙1  = 64,8 кН;                       (1.6)

тормозная поперечная нагрузка на колонну:

 Т = Т_n g_f Σy ∙γ_n = 4,83 ∙1,1 ∙1,95 ∙1 = 10,36кН.                           (1.7)

 

1.5  Ветровая нагрузка

Минск расположен во I ветровом районе по скоростным напорам ветра. Согласно п. 6.4 [8] нормативное значение ветрового давления равно w₀ = 0,23кПа.

Для заданного типа местности А с учётом коэффициента k (см. табл. 6[8]) получим следующие значения ветрового давления по высоте здания:

на  высоте до 5м:      w_n1 = 0,3 ∙0,75 = 0,225кПа;

на  высоте до 10м:    w_n2 = 0,3 ∙1 = 0,300кПа;

на  высоте до 20м:    w_n3 = 0,3 ∙1,25 = 0,375кПа.

Вычислим значения нормативного давления на отметках верха колонн и покрытия:

на отметке 10,8:  w_n4 = 0,3+[(0,375-0,3)/(20-10)](10,8-10) = 0,306 кПа;

на отметке 14,54: w_n5 = 0,3+[(0,375-0,3)/(20-10)](14,54-10) = 0,334 кПа;

Переменный по высоте скоростной напор  ветра заменяем равномерно распределённым, эквивалентным по моменту в заделке  консольной балки длиной 10,8м:

=0,130кПа.

Для определения ветрового давления с учётом габаритов здания находим по прил. 4 [8] аэродинамические коэффициенты с_е = 0,8 и с_ез = -0,4. Тогда с учётом коэффициента надёжности по нагрузке g_f = 1,4 и шага колонн 6 м получим:

расчётная равномерно распределенная нагрузка на колонну рамы