Расчёт и проектирование элементов рабочей площадки под технологическое оборудование

Министерство образования  и науки Украины

Одесская Государственная  академия строительства и архитектуры

Кафедра железобетонных и  каменных конструкций

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Расчетно-графическая работа по дисциплине

СТРОИТЕЛЬНЫЕ КОНСТРУКЦИИ

 

 

"Расчёт и проектирование  элементов рабочей площадки под  технологическое оборудование"

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

         Выполнил:

         ст. гр. ГС-330

Маковнюк Е.И

         Проверил:

Постернак А.А

 

 

 

 

 

 

 

                                    

 

 

       

 

Одесса – 2010 г.

 

Содержание

 

Исходные  данные: 3

1. КОМПОНОВКА РАБОЧЕЙ ПЛОЩАДКИ 4

2. РАСЧЁТ И КОНСТРУИРОВАНИЕ МОНОЛИТНОЙ ЖЕЛЕЗОБЕТОННОЙ ПЛИТЫ 4

2.1. Определение усилий в плите 5

2.2. Подбор арматуры в сечениях плиты 5

3. РАСЧЁТ БАЛОК НАСТИЛА 10

3.1. Определение усилий в балке настила и подбор сечения 10

3.2. Проверка подобранного сечения Проверим сечение по первой группе предельных состояний 11

4. РАСЧЁТ ГЛАВНЫХ БАЛОК 12

4.1. Определение усилий в главной балке и подбор сечения 12

4.2. Проверка подобранного сечения 13

4.3. Решения узлов 14

4.3.1. Узлы крепления балок настила к главным балкам 14

4.3.2. Расчёт узлов опирания главной балки на колонну 14

5. РАСЧЁТ ЦЕНТРАЛЬНО-СЖАТОЙ КОЛОННЫ 16

5.1. Определение усилий в колонне и подбор сечения 17

5.2. Решение опорных узлов колонны 18

5.2.1. Конструирование оголовка колонны. 18

5.2.2. Расчет и конструирование базы колонны 18

Список  использованной литературы 22

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Исходные данные:

1. Пролёт главных балок: L = 8,4 м,

2. Шаг главных балок: l₂ = 3,0 м,

3. Отметка уровня пола  площадки: Н= 6,3 м,

4. Длительная нагрузка: g₁ = 13 кН/м²,

5. Кратковременная нагрузка: g₂ = 9 кН/м²,

6. Материал металлических  конструкций (главных, второстепенных  балок и колонн) - сталь С245,

7. Тип настила - монолитная  железобетонная плита, выполненная  с использованием бетона класса В15 и арматуры класса А400С,

8. Фундаменты монолитные  железобетонные, выполненные с использованием бетона класса BI0 и арматуры класса А300С .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. КОМПОНОВКА РАБОЧЕЙ ПЛОЩАДКИ

Главные балки располагаем в  направлении большего шага колонн, балки настила - в перпендикулярном к ним направлении (Рис 1).

 

1. Балочная клетка рабочей площадки

 

Опирание балок настила на главные балки - этажное, опирание главных балок на оголовки колонн средних и крайних рядов – по пристроганным площадкам их нижних поясов.

 

Определим шаг балок настила: l = (1/3...1/5)L

1. l = (1/3)L = (1/3)8,4=2,8м;

2. l = (1/4)L = (1/4)8,4=2,1м;

3. l = (1/5)L = (1/5)8,4=1,68 м;

Так как шаг балок настила  не должен быть более 2 м, принимаем l = 1,68 м (в каждом пролёте главной балки - 5 балок настила, оси балок настила смещаем на пол шага с осей колонн, (Рис 1).

 

2. РАСЧЁТ И КОНСТРУИРОВАНИЕ

МОНОЛИТНОЙ ЖЕЛЕЗОБЕТОННОЙ ПЛИТЫ

 

В курсовой работе предусматривается  выполнение расчёта монолитной железобетонной плиты по первой группе предельных состояний (по прочности).

Монолитная железобетонная плита изготавливается по месту  после монтажа балок настила, которые для неё служат опорами (рис.2,3). При расчёте балочной плиты, нагруженной равномерно распределённой нагрузкой, рассматривают грузовую полосу шириной b=1м. Нагрузки на 1м такой полосы и на 1м² численно равны и отличаются только размерностью.

Расчётная схема плиты - представляется в виде многопролётной неразрезной балки, загруженной равномерно распределённой нагрузкой. В курсовой работе допускается принимать расчётные пролёты плиты равными шагу l балок настила.

Толщину плиты настила h предварительно принимают равной 1/20…1/30 шага балок настила, но не менее 6 см. После определения изгибающих моментов, действующих в сечениях плиты, толщину плиты уточняют.

Принимаем расчётные пролёты  плиты равными шагу балок настила: l =1,68 м.

 

 

 

2.1. Определение  усилий в плите

Зададимся толщиной плиты:

h=(1/20…1/30)l=(1/20…1/30)168 см=8,4…5.6см.

Принимаем, предварительно, h=8 см. После определения изгибающих моментов толщину плиты уточним.

Вычислим предельную расчётную  погонную нагрузку на плиту шириной b=1м :

(13х1,05+9x1,2+25x0,08 х1,1) х0,95 = 25,32 кН/м².

                                                                                                                

где:

g₁, g₂  – нагрузки, приведенные в задании, кН/м²;

_f1, _f2, _f3 – коэффициенты надежности по нагрузкам (табл.1 приложений):

_f1=1,05 – от стационарного оборудования;

_f2=1,2 – от кратковременной равномерно распределённой нагрузки;

_f3=1,1 – от веса железобетонной конструкции;

p= 25 кН/м³ – плотность тяжелого железобетона;

h – предварительная толщина железобетонной плиты, м;

g_n – коэффициент надёжности по назначению конструкции, в курсовой работе может быть принят равным 0,95;

l – шаг балок настила, м.

 

Поперечные силы в плите  не определяют, т.к. условия, обеспечивающие прочность плиты без развития наклонных трещин, в рассматриваемом случае выполняются.

 

Определим изгибающие моменты  в сечениях плиты (формулы 2.1, 2.2), рис.2:

• в крайних пролётах и над вторыми от края опорами:
• кНм
• - в средних пролётах и над средними опорами:
• кНм

Поперечные силы в плите  не определяем, т.к. условия, обеспечивающие прочность плиты без развития наклонных трещин, в рассматриваемом случае выполняются.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 2. Эпюра изгибающих моментов многопролётной неразрезной плиты.

2.2 Подбор арматуры в сечениях плиты

   По найденным изгибающим моментам уточним толщину плиты. Задаёмся процентом армирования μ в пределах 0,5...0,8%. Принимаем μ =0,7%. Определим относительную высоту сжатой зоны бетона ξ

 

где = 355 МПа - расчетное сопротивление растяжению для арматуры класса А400С (табл.3 приложений);

  = 8,5 МПа - расчетное сопротивление осевому сжатию для бетона класса В30 (табл.2 приложений);

Зная величину ξ =0,325 по табл.4 приложений определяем =0,269 (по прил. 4)

Определим рабочую высоту сечения плиты:

 см

Назначим окончательную  толщину плиты:

  5,61+1,5=7,11 см

округляем кратно 1 см в большую сторону, принимаем h = 8,0 см. Тогда фактическое значение рабочей высоты сечения плиты:

8-1,5=6,5 см

Определим требуемую площадь  сечения арматуры для крайних  пролетов плиты и вторых опор в  следующей последовательности.

Находим коэффициент :

 

где = 0,427 по табл.5 приложений для бетона класса В15 и арматуры класса А400С.

По табл.4 приложений по = 0,201 , интерполируя, определяем v =0.887

Вычислим требуемую площадь  сечения арматуры на рассматриваемой полосе плиты:

 см²,

Аналогично определим требуемую  площадь сечения арматуры

для средних пролетов и средних  опор:

 

по табл.4 приложений определяем v=0.956

 

 см²,

 

 Подберём сварные сетки.

Требуемая площадь сечения  арматуры для крайних пролетов плиты  и вторых опор A_s = 3,18 см

 

Определим площадь сечения  одного стержня, задавшись шагом  рабочих стержней s =200 мм (при таком шаге в 1м.п. поместится 5 стержней).

см²

По сортаменту стержневой и проволочной арматуры (табл.6 приложений) по полученной площади находим диаметр  стержней 12 мм класса А300С, для которого =1,131 см²>1,056 см². Диаметр нерабочих стержней (перпендикулярных к направлению рабочих) принимаем конструктивно 6 мм класса А240С, располагаем их с шагом s =300 мм.

 

Досчитать арматуру и вставить!!!!!!!

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. РАСЧЁТ БАЛОК  НАСТИЛА

 

В курсовой работе предусматривается  выполнить расчёт стальных балок настила по двум группам предельных состояний: по прочности и по жёсткости.

Расчётная схема балки  настила – однопролётная шарнирно опёртая балка, нагруженная равномерно распределённой нагрузкой q₂ (рис.6).

Пролёт и шаг балок  настила принимается в соответствии с первоначальной компоновкой балочной клетки. Нагрузка на балку настила  передаётся  опирающейся  на  неё  железобетонной  плитой (рис.2,3), расчётное значение этой нагрузки на погонный метр балки составит:

1,68 * 25,32 = 42,54кН/м

где l – шаг балок настила, м;

q₁ – предельная расчётная погонная нагрузка на плиту шириной b=1м, определённая в п.2.1, соответствующая расчётной нагрузке на 1м², кН/м².

 

3.1. Определение  усилий в балке настила и  подбор сечения.

 

Вычислим опорные реакции, возникающие в балке настила  от действия равномерно распределённой нагрузки q₂  (формула 3.2):

 кН

Определим максимальный изгибающий момент и поперечную силу

 кН

 

 кН

 

Вычислим требуемый момент сопротивления  сечения балки настила с учётом развития пластических деформаций:

 

 см³

Где:

 R_y = 240 МПа - расчётное сопротивление проката для стали С245 (табл.9 приложений).

По найденной величине W_p по сортаменту (табл.11 приложений) подбираем двутавровый профиль №20, для которого выполняется условие: W_x > Wp, 184 см³ > 181,29 см³ Характеристики двутавра №20:

W_x =184 см³, I_Х =1840 см⁴ , S_x =104 см³, d =5,2 см , h = 20 см, b = 10см, масса 1 погонного метра 22,7 кг (g₃).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 6. Расчётная схема  и эпюры внутренних усилий балки  настила.

 

 

 

 

3. 2. Проверка подобранного сечения

Подобранное сечение балки настила  пределяется

 

- на действие нормальных и  касательных напряжений:

кН/см² <R_{y c}= 23 кН/см²

Условие выполняется.

 кН/см²< R_s= 13,34 кН/см²,

 

где R_s = 0,58R_y = 0,58x23 кН/см² =. 13,34 кН/см²'- расчётное сопротивление проката на срез.

Условие выполняется.

Так как оба условия выполняются, можно сделать вывод, что сечение  балки настила соответствует  требованиям, предъявляемым к конструкциям по первой группе предельных состояний.

Общую устойчивость балок не проверяем, так как нагрузка передаётся через  сплошной жёсткий настил, непрерывно опирающийся на сжатый пояс конструкции, надёжно с ним связанный. Местную устойчивость элементов сечений прокатных профилей не проверяем, так как она обеспечена при проектировании их сортамента. /

Проверим подобранное сечение по второй группе предельных состояний - для обеспечения жёсткости балок.

Вначале определяем величину нормативной  нагрузки на погонный метр балки, используемой при определении прогиба / (формула 3.9):

= 1,98(21+5+ 25х0,1) + 0,280 = 56,71кН/м = =0,5671кН/см.

Прогиб балки настила от действия нормативной нагрузки:

 см

Определим допустимый прогиб f_u Из табл.13 приложений для

длины балки настила h = 3,2 м принимаем соотношение 1/200 (для

l = 6м).

f_u = l₂ /200 = 320/200 = 1,6 см.

Проверим, не превышает ли фактический  прогиб допустимого значения: f ≤ f_u; 0,93 см < 1,6 см.

Условие выполняется, фактический  прогиб не превышает допустимого значения, сечение балки настила соответствует требованиям, предъявляемым к конструкциям по второй группе предельных состояний.