Нагрузки на каркасы зданий
Промышленные здания в соответствии с ГОСТ Р 54257-2010 относятся ко второму нормальному уровню ответственности. Конструкции каркаса зданий рассчитываются на воздействие постоянных, временных длительных и кратковременных нагрузок. Постоянными нагрузками являются: собственный вес железобетонных конструкций междуэтажных перекрытий и покрытия с учетом заливки швов; собственный вес конструкций кровли и пола; собственный вес наружных ограждающих конструкций, а также собственный вес колонн.
Вес перегородок условно отнесен к постоянным нагрузкам.
Кратковременными нагрузками являются: ветровая, снеговая, от подвесного транспорта на покрытие, а также вес людей, ремонтных материалов в зоне обслуживания и ремонта оборудования.
Временными длительными нагрузками являются: вес стационарного оборудования, вес жидкостей и твердых тел, заполняющих оборудование, вес хранимых материалов в местах, специально предназначенных для складирования и хранения материалов, а также пониженное нормативное значение снеговой нагрузки и нагрузки от подвесного транспорта на конструкции покрытия.
Все временные нагрузки принимаются в виде эквивалентных равномерно распределенных нагрузок.
Принятые временные нагрузки на перекрытия используются в расчетах рам каркасов с учетом коэффициентов сочетаний, соответствующих основному сочетанию нагрузок – ψ1 = 0,95; для кратковременных нагрузок - ψ2 = 0,9.
При расчете конструкций без учета ветровых нагрузок и нагрузок от подвесного транспорта коэффициенты сочетаний на остальные временные нагрузки не вводятся.
ЗАДАНИЕ НА ПРОЕКТИРОВАНИЕ
Общие указания.Студенту предлагается запроектировать перекрытия многоэтажного производственного здания с конкретными параметрами в сборном и монолитном вариантах.
Цельюкурсового проекта является освоение методов расчета сборных предварительно напряженных и ненапрягаемых, а также монолитных конструкций по первой и второй группам предельных состояний, овладение навыками их конструирования. Ознакомиться на практике с расчетом конструкций по методу предельного равновесия, т.е. с учетом образования пластических шарниров.
В процессе работы над проектом необходимо выполнить:
- компоновку конструктивной схемы перекрытия здания в сборном и монолитном вариантах (в нее входит разработка плана и поперечного разреза здания);
- расчет ребристой или пустотной предварительно напряженной плиты перекрытия по первой и второй группам предельных состояний;
- статический расчет рамы с определением расчетных усилий в характерных сечениях ригеля и колонн с перераспределением усилий в опорных сечениях ригеля, допуская образование пластических шарниров в стыке ригелей с колоннами;
- расчет и конструирование ригеля крайнего пролета по первой группе предельных состояний;
- расчет и конструирование плиты и второстепенной балки монолитного балочного ребристого перекрытия;
- проектирование колонны крайнего ряда;
- проектирование фундамента под колонну.
Графическая часть проекта, выполняемая на листах формата А–1 или А-2, должна содержать:
- поперечный и продольный разрезы здания;
- план здания с указанием связей;
- конструкцию сборной плиты перекрытия с каркасами и спецификацией;
- конструкцию ригеля крайнего пролета с каркасами и спецификацией;
- конструкцию плиты и второстепенной балки монолитного ребристого перекрытия с каркасами и спецификацией;
- конструкцию колонны с каркасами и спецификацией;
- конструкцию фундамента с каркасами и спецификацией.
Исходные данные
По исходным данным таблицы 1и 2 необходимо выполнить компоновку перекрытия здания в сборном и монолитном вариантах.
Таблица 1
Исходные данные для проектирования
| Последняя цифра номера зачетки | Пролет рамы, l1, м | Высота этажа, м | Величина временной нагрузки υ, кПа | Величина кратко-временной нагрузки υsh, кПа | Класс арматуры для ненапряженных конструкций | Класс бетона для ненапряженных конструкций |
| 6,45 | 4,8 | 7,5 | 1,5 | А400 | В15 | |
| 6,30 | 5,4 | 8,0 | А500 | В 20 | ||
| 5,85 | 6,0 | 14,5 | 2,5 | А400 | В 20 | |
| 6,15 | 7,2 | 9,0 | А500 | В 25 | ||
| 6,00 | 5,4 | 6,5 | 1,5 | А400 | В 15 | |
| 5,85 | 4,8 | 15,0 | А500 | В 25 | ||
| 6,15 | 6,0 | 10,5 | 2,5 | А400 | В 20 | |
| 6,60 | 5,4 | 7,0 | А500 | В 25 | ||
| 6,45 | 6,0 | 11,5 | 1,5 | А400 | В15 | |
| 6,30 | 7,2 | 8,0 | А500 | В 20 |
Таблица 2
Исходные данные для проектирования
| Предпоследняя цифра зачетки | Шаг рам l2, м | Количество этажей, n | Класс напрягаемой арматуры | Класс бетона для преднапряженных конструкций | Наименование грунта, R0. МПа |
| 6,30 | А-600 | В20 | Супесь, 0,3 | ||
| 6,25 | А800 | В 25 | Супесь, 0,25 | ||
| 6,20 | К-7 | В 30 | Суглинок, 0,25 | ||
| 6,15 | А600 | В 20 | Суглинок, 0,3 | ||
| 6,10 | А800 | В25 | Глина, 0,5 | ||
| 6,05 | А1000 | В30 | Песок, 0,3 | ||
| 6,00 | А600 | В20 | Песок, 0,4 | ||
| 5,95 | К-7 | В30 | Песок, 0,25 | ||
| 5,90 | А600 | В25 | Глина, 0,4 | ||
| 5,80 | А800 | В 30 | Гравийный, 0,4 |
Конструкцию пола принимать по табл. 3
Таблица 3
Конструкция пола
| Последняя цифра номера зачетки | Конструкция пола | Последняя цифра номера зачетки | Конструкция пола |
| Керамическая плитка на цементно-песчаном растворе δ=20 мм Армированная цементно-песчаная стяжка δ = 35 мм Песчаная засыпка δ=70 мм | Керамическая плитка на цементно-песчаном растворе δ=15 мм Армированная цементно-песчаная стяжка δ = 40 мм Песчаная засыпка δ=50 мм | ||
| Бетонная плитка δ=30 мм на цементно-песчаном растворе δ = 15 мм Цементно-песчаная стяжка δ = 30 мм | Бетонная плитка δ=40 мм на цементно-песчаном растворе δ = 20 мм Цементно-песчаная стяжка δ = 35 мм | ||
| Наливной пол δ = 20 мм Армированная бетонная стяжка δ = 50 мм | Наливной пол δ = 25 мм Армированная бетонная стяжка δ = 45 мм | ||
| Наливной пол δ = 20 мм Армированная цементно-песчаная стяжка δ = 40 мм Песчаная засыпка δ=60 мм | Наливной пол δ = 20 мм Армированная цементно-песчаная стяжка δ = 50 мм Песчаная засыпка δ=65 мм | ||
| Керамическая плитка на цементно-песчаном растворе δ=15 мм Армированная бетонная стяжка δ = 45 мм | Керамическая плитка на цементно-песчаном растворе δ=15 мм Армированная бетонная стяжка δ = 60 мм |
Здание компонуется с полным железобетонным каркасом. Основным несущим элементом каркаса является поперечная рама с жесткими узлами. Ригель рамы и колонны прямоугольного сечения с размерами b×h: ригель – 300×800 мм: колонны – 400×400 или 400×600 мм. Привязка колонн к продольным координационным осям: крайних - нулевая; средних - центральная. Привязка стеновых панелей к координационным осям 20 мм.
Сборные плиты перекрытий принимаются ребристыми или пустотными. При временной нагрузке 8 кПа и менее пустотные, при временной нагрузке более 8 кПа ребристые. Ширина ребристых плит принимается нестандартной в пределах 1400…1600 мм, а пустотных – 1200…1800 мм из-за нетиповых значений пролетов ригеля, принятых в курсовом проекте. Высота плит принимается типовой: для пустотных плит – 220 мм; для ребристых 400 мм.
По осям колонн укладывают плиты-распорки той же ширины, которые обеспечивают устойчивость каркаса при монтаже и образуют продольные рамы. Пространственная жесткость здания обеспечивается жесткими в своей плоскости дисками перекрытий, которые объединяют все вертикальные несущие конструкции и вертикальные связи в пространственную систему.
Восприятие поперечной ветровой нагрузки осуществляется поперечными рамами, и здание в этом направлении работает по рамной схеме.
В продольном направлении ветровая нагрузка воспринимается продольными рамами и вертикальными металлическими связями. Здание в продольном направлении работает по рамно-связевой схеме.