Расчет железобетонных конструкций одноэтажного пром здания

Оглавление.

1. Исходные данные.
2. Компановка поперечной рамы каркаса.
3. Расчет предварительно напряженной ребристой панели покрытия размером 3х6.
4. Статический расчет поперечной рамы каркаса.
5. Расчет двухветвевой колонны крайнего ряда.
6. Статиеский расчет ригеля.
7. Расчет фундамента под крайнюю колонну.
8. Литература.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Исходные  данные для проектирования здания

Длина проектируемого здания в осях: 120м;

Ширина проектируемого здания в  осях: 48м;

Пролет: 24м;

Шаг основных колонн: 6м;

 

Отметка кранового рельса: +11.5м;

Грузоподъемность крана: 20т;

 

Место строительства: Курган;

Расчетное сопротивление основания: 190кПа;

 

Стропильная конструкция: ферма с параллельными поясами;

Тип кровли: холодная;

Плита покрытия: ребристая;

Узлы сопряжения сборных элементов: фундамент с колонной, ригель с колонной, деталь опирания подкрановой балки на колонну

 

В курсовом проекте  требуется:

1. Составить эскизный вариант конструктивного решения здания.

2. Произвести статический расчет поперечной рамы здания. Расчитать и сконструировать: колонну, фундамент¸ стропильную конструкцию покрытия, плиту покрытия.

3. Составить технический проект здания ( вычертить в масштабе 1:200 план здания, поперечный и продольный разрезы – 1:100).

4. Выполнить рабочие чертежи конструкций в масштабе 1:10 – 1:50: плиты покрытия, стропильной конструкции покрытия, колонны, фундамента.

5. Разработать и вычертить узлы сопряжений сборных элементов в масштабе 1:20 – 1:5

6. Составить ведомость и выборку арматуры и технико-экономические показатели для основной несущей конструкции.

 

 

 

2. Компоновка  поперечной рамы каркаса

В качестве основных несущих конструкций покрытия принимаем  железобетонные фермы с параллельными  поясами  L = 24 м. Плиты покрытия железобетонные предварительно напряжённые ребристые 3´6 м. Поперечная рама одноэтажного каркасного здания состоит из сборных железобетонных колонн, защемлённых в фундаментах и ригелей (ферм с параллельными поясами ), шарнирно соединённых с колоннами. Ригели при статическом расчёте принимаются абсолютно жёсткими. Привязка координационных осей крайних рядов 0мм, привязка осей крановых путей l = 750 мм.

Высоту надкрановой H_в и подкрановой H_н частей колонн определим исходя из:

• отметка кранового рельса  Н_г.к.р.= 11500мм;
• габаритных размеров крана по высоте H_кр = 2300 мм (для крана грузоподъёмностью Q = 20 т);
• зазора между нижним поясом фермы и краном δ = 100 мм;
• высоты кранового рельса с прокладками Н_р = 150 мм;
• высоты подкрановой балки Н_п.б. = 1000 мм;
• отметки обреза фундамента a₁ = 0.15 м.

 Для колонн крайнего  ряда высота надкрановой части  составит:

 

Высота подкрановой  части:

 

Полная высоты колонны:

 

Размеры сечений  колонн.

Высота поперечного  сечения надкрановой части колонн крайних рядов при ‘нулевой”  привязке составит:

 

В₁ = 0,3 мм – расстояние от оси кранового рельса до края моста крана (габарит крана).

* = 0,75м – привязка кранового пути к разбивочной оси.

= 0м – привязка осей крайних колонн к разбивочным осям.

 = 0,06м – минимально допустимый зазор между торцом крана и гранью колонны.

Принимаем h₁ = 400 мм.

Высота поперечного  сечения подкрановой части этих же колонн из условия обеспечения  требуемой прочности и жёсткости:  

 принимаем h₂ = 1100 мм.

Ширина поперечного  сечения крайних колонн из условия  обеспечения достаточной жёсткости  должна быть не менее 1/30×, или b≥0,4м т.е.

³

Принимаем b = 500 мм.

Для средних: .

Предварительно принимаю h=1300мм (кратно 100мм, в пределах 1300…1600мм); b=500мм.

Размеры сечений двухветвевых колонн (в плоскости рамы) принимаю равными для крайних и для  средних колонн hc=250мм. Расстояние между осями распорок составляет 2100мм (1800-2400мм), высоту сечения распорок принимаю 400мм.

3. Расчет  предварительно напряженной ребристой  панели покрытия размером 3х6.

 

3.1 Данные для проектирования.

Требуется рассчитать и законструировать ребристую панель покрытия 3х6м для теплого бесчердачного  покрытия здания по стропильным железобетонным фермам с параллельными поясами  пролетом 24м. Масса панели 2380кг.

Плиту изготовляют по поточно-агрегатной технологии (с применением пропаривания) с механическим способом натяжения арматуры. Натяжение отпускают при достижении бетоном 70% проектной прочности. Твердение бетона происходит при тепловой обработке. Опирание плиты – по верхнему поясу железобетонной фермы.

Плита изготавливается из бетона класса В30.

Полка плиты армируется сварной сеткой, поперечные ребра  – плоскими сварными каркасами, продольные ребра – плоскими сварными каркасами  и предварительно напрягаемыми стержнями. Предварительно напрягаемая арматура принята из термически упрочненной  арматурной стали класса А800 (Ат-V) по ГОСТ 10884-94. Сварная сетка полки выполняется из обыкновенной арматурной проволоки класса В500 (В-I) по ГОСТ 6727-80, сварные каркасы продольных и поперечных ребер – из той же проволоки и стержневой арматуры периодического профиля класса А400 (А-III) по ГОСТ 5781-82. Петли для подъема плиты выполняются из гладкой стержневой арматуры класса А240 (А-I) по ГОСТ 5781-82.

3.2 Прочностные  и деформативные характеристики  материалов.

	Бетон класса B30			Арматура
			хγb1		А800	А400	В500
Прочность на сжатие, МПа	Rb	17	15,3	Rsc	400	355	415
	Rb,n	22	-	Rsw	300	285	300
Прочность на растяжениение, МПа	Rbt	1,15	1,035	Rs	695	355	415
	Rbt,n	1,75	-	Rs,n	800	400	500
Модуль упругости, МПа	Ebx103	32,5	-	Esx105	2	2	2

Все характеристики определены в соответствии с СП 52-101-2003 (бетон и ненапрягаемая  арматура) и СП 52-102-2004 (предварительно напрягаемая арматура), при этом коэффициент γb1 =0,9, т.к. имеет место продолжительное (длительное) действие нагрузки на перекрытие (п. 5.1.10 СП 52-101-2003).

3.3 Сбор нагрузок  на панель покрытия

Выполняем сбор нагрузок на 1м² конструкций покрытия.

Вид нагрузки	Нормативная, qн, кН/м2		Коэффициент надежности по нагрузке, γf	Расчетная, q кН/м2
Постоянная от веса кровельного ковра: 1) 2 слоя гидроизола  γ=6 кН/м3 δ=0,03м 2) Стяжка из  ц/п раствора γ=18 кН/м3 δ=0,02м 3) Пароизоляция γ=6 кН/м3 δ=0,005м	0,62	1,3		0,806
Постоянная от собственного веса плиты	1,32	1,1		1,452
ИТОГО ПОСТОЯННАЯ, g:	1,94			2,258
Снег на покрытии  (III снеговой район)	1,26			1,8
ИТОГО ПОЛНАЯ, (g+v):	3,2			4,058

 

Масса плиты принята согласно табл.5 [4].

Определяем нагрузку на 1 погонный метр длины плиты при номинальной  её ширине 3м, с учетом коэффициента надежности по ответственности здания γн = 0,95 (согласно прил.7*[5]): 

1. Расчетная постоянная: g = 2,258х3х0,95=6,4353кН/м;

2. Расчетная полная: (g+v) = 4,058х3х0,95=11,57кН/м;

3. Нормативная постоянная: gn = 1,94х3х0,95=5,53кН/м;

4. Нормативная полная: (gn+vn) = 3,2х3х0,95=9,12кН/м;

 

3.3 Расчет полки  панели по прочности

Конструктивные размеры плиты: 5970х2980. Поперечные ребра расположены с шагом 1м. Полка плиты рассматривается как многопролетная, неразрезная. По рекомендациям с 322 [4], толщина полки плиты принимается 25мм. Защитный слой бетона 10мм.

Определение расчетного значения изгибающего  момента полки ведется с учетом возможности образования пластических шарниров (полка работает по статически неопределимой схеме) и перераспределения  усилий.

 

q1= (0.806+0,025х25х1,1+1,8)х0,95х1=3,13кН/м

При этом за расчетный пролет принимается  расстояние в свету между средними поперечными ребрами. Тогда, согласно принятым размерам:

 

 

Размеры сечения полки: 100х2,5. Рабочая высота сечения: 1,25см.

Определяем необходимую площадь  арматуры:

 

 

 

Для ненапрягаемой арматуры с физическим пределом текучести:

 

 

 

 

Принимаем 10Ø6 В500

Фактическая ширина сеток определяется при конструировании плиты.

3.4. Расчет продольных ребер по прочности

При расчете продольных ребер сборную  плиту рассчитаваем как свободно лежащую на двух опорах балку П-образного  поперечного сечения, загруженную равномерно-распределенной нагрузкой, которое приводится к тавровому сечению с полкой в сжатой зоне. Расчетный пролет плиты (предварительно принимаем ширину опоры 10 см):

 

Определяем величины действующих  усилий от расчетной полной нагрузки в плите:

- изгибающий момент в середине  пролета:

 

- поперечная сила на опорах:

 

Определяем усилия от нормативной  нагрузки (изгибающие моменты):

- от полной нормативной нагрузки:

 

 

В соответствии с п.6.2.12 [1], вводимая в расчет ширина свеса полки в каждую сторону от ребра не должна превышать половины расстояния в свету между соседними ребрами и 1/6 пролета рассчитываемого элемента.

При расчетном пролете  и номинальной ширине плиты расчетная ширина полки в сжатой зоне:

 

Проверяем принципиальное (в «полке»  или «ребре») положение нейтральной  оси в расчетном сечении при  действии расчетного изгибающего момента 

Несущая способность при полностью  сжатой полке сечения:

 

-высота полки таврового сечения  в сжатой зоне, ;

- рабочая высота таврового сечения, мм.

 

 

 

Т.к. , то расчет прочности продольных ребер плиты сводится к расчету прямоугольного сечения размерами .

Далее определяем:

 

Находим относительную высоту сжатой зоны бетона:

 

Необходимо выполнение условия:

 

 – граничная относительная высота сжатой зоны бетона;

 

 – относительная деформация арматуры растянутой зоны, вызванная внешней нагрузкой при достижении в этой арматуре напряжения, равного Rs.

- относительная деформация  сжатого бетона при напряжениях,  равных Rb, принимаемая равной 0,0035.

Согласно п.3.1.2.3.[2] для арматуры с условным пределом текучести (А800 имеет условный предел текучести согласно 2.2.2.7 [2]) значение определяется по формуле:

 

 – предварительное напряжение в арматуре с учетом всех потерь и ; 400 – в МПа;

 – расчетное сопротивление  арматуры растяжению для расчетов  по предельным состояниям первой  группы, ;

 – модуль упругости арматуры,

Предварительное напряжение арматуры принимаем не более 0,9Rs,n, т.к. араматура класса А800 – термически упрочненная (согласно п.2.2.3.1 [2]).

- расчетное сопротивление арматуры  растяжению для расчетов по  предельным состояниям второй группы,

Принимаем 

При проектировании конструкций, полные суммарные потери для арматуры, в растянутой при эксплуатации зоне сечения элемента, следует принимать не менее 100МПа (согласно п.2.2.3.9 [2]), .

При определении 

 

 

 

Условие выполняется, определяем площадь  сечения арматуры по формуле:

 

Так как соблюдается условие , расчетное сопротивление напрягаемой арматуры допускается умножать на коэффициент условий работы, , учитывающий возможность деформирования высокопрочных арматурных сталей при напряжениях выше условного предела текучести и определяемый по формуле (согласно п.3.9 [6]):

 

Если ,можно не пользуясь вышеприведенной формулой, принимать максимальное значение этого коэффициента, т.е. .

 

Таким образом:

 

 

Принимаем 2Ø14 А800

3.4. Расчет поперечных ребер по прочности

Поперечные ребра запроектированы с шагом , они жестко соединены с плитой и продольными ребрами. Поперечное ребро рассчитывается как балка таврового сечения с защемленной опорой.

Полная расчетная нагрузка на поперечное ребро (грузовая ширина ребра 980 мм) с учетом собственного веса ребра:

 

В соответствие с  рекомендациями с.325 [4], расчет поперечного ребра можно вести с учетом образования пластических деформаций и принять равные изгибающие моменты в пролете и на опоре (расчетный пролет поперечного ребра 2,9м)

 

 

 

Поперечная сила:

 

Полезная высота сечения  ребра: