План здания. Разрезы 1-1; 2-2
Введение………………………………………………………………………. 5
1 Нагрузки…………………………………………………………………….. 7
1.1 Снеговая нагрузка………………………………………………………. 7
2.1 Бетон……………………………………………………………………. 8
2.2 Арматура……………………………………………………………….. 9
3.1 Подбор плиты покрытия……………………………………………. 12
3.3 Подбор колонн……………………………………………………….. 16
3.4 Подбор подкрановой балки…………………………………………. 18
4.1 Расчёт полки плиты на местный изгиб…………………………….. 19
4.2 Расчёт плиты в продольном направлении на общий изгиб по прочности…………………………………………………………………… 23
1. СНиП 2.01.07-85. Нагрузки и воздействия. – М.: Стройиздат, 1987.
2. СНиП 2.03.01- . Бетонные и железобетонные конструкции. – М.:
ЦИТП, 1985.
3. Типовые железобетонные конструкции зданий и сооружений для
промышленного строительства./ Справочник проектировщика. Под ред.
Г.И. Бердичевского. – М.: Стройиздат, 1981.
4. И.А. Шерешевский. Конструирование промышленных зданий и
сооружений. – М.: Стройиздат, 1979.
5. Астахов Ю.В. Многоэтажное производственное здание из сборных
железобетонных элементов: Метод. указ. к выполнению курсовой
работы. – Новосибирск: Изд-во СГУПСа, 2007 – 27 с.
6. Пособие по проектированию бетонных и железобетонных конструкций
1989.
Введение
Одноэтажные каркасные промышленные здания возводят для различных отраслей промышленности. Конструктивной особенностью является их оборудование мостовыми кранами.
В курсовом проекте применяется балочное покрытие, состоящее из ребристых плит.
Одноэтажные промышленные здания относятся к каркасным. Каркас состоит из колонн (стоек), жёстко заделанных в фундаменты; стропильных ферм (ригелей покрытия), опирающихся на колонны; плит покрытия, уложенных на ригели; подкрановых балок.
Основная конструкция каркаса – поперечная рама, образованная колоннами и стропильными фермами (ригелями покрытия). В поперечном направлении пространственная жёсткость обеспечивается поперечными рамами, в продольном - продольными.
Продольная рама состоит из колонн, плит покрытия, подкрановых балок и вертикальных связей.
Конструктивная схема одноэтажного промышленного здания и поперечная рама (Разрез 1-1) показаны на рисунке 1.
В курсовом проекте требуется:
1) Скомпоновать одноэтажное промышленное здание с применением сборных железобетонных элементов;
2) Рассчитать и законструировать несущие элементы одноэтажного промешенного здания.
|
|
|
|
|
|
|
КП1.СК-ВВ-130-2010-ПЗ
| Лист
|
|
|
|
|
|
|
|
Изм.
| Кол.уч
| Лист
| № док.
| Подп.
| Дата
|
Разрез1-1
Рисунок 1 – Конструктивная схема одноэтажного промышленного здания:
1 - колонны крайнего ряда; 2 - колонны среднего ряда; 3 - ребристые плиты перекрытия;4 - стропильная ферма; 5 - мостовой кран; 6 - подкрановые балки; 7 - рельсы; 8 – стеновые панели; 9 - отдельные фундаменты
|
|
|
|
|
|
|
КП1.СК-ВВ-130-2010-ПЗ
| Лист
|
|
|
|
|
|
|
|
Изм.
| Кол.уч
| Лист
| № док.
| Подп.
| Дата
|
1 Нагрузки
1.1 Снеговая нагрузка
Полное расчётное значение снеговой нагрузки S на горизонтальную проекцию покрытия следует определять по формуле /1; п. 5.1/
,
где Sg = 1.8 кПа – расчётное значение веса снегового покрова на 1 м горизонтальной поверхности земли для первого района постройки;
– коэффициент перехода от веса снегового покрова земли к снеговой нагрузке на покрытие.
Здание в курсовом проекте двухпролётное со сводчатым очертанием покрытия. /1; приложение 3, схема 6/
Условно считаем, что отношение . Для этого случая схема снеговой нагрузки показана на рисунке 1.1.
Рисунок 1.1 – Схема снеговой нагрузки
Для этой схемы снеговой нагрузки = 1.
Длительная снеговая нагрузка с пониженным нормативным значением определяется умножением полного расчётного значения на коэффициент 0,5. /1; п. 1.7/
Нормативное значение снеговой нагрузки следует определять умножением расчетного значения на 0,7. /1 п. 5.7/
|
|
|
|
|
|
|
КП1.СК-ВВ-130-2010-ПЗ
| Лист
|
|
|
|
|
|
|
|
Изм.
| Кол.уч
| Лист
| № док.
| Подп.
| Дата
|
2 Расчетные факторы и конструктивные требования
2.1 Бетон
В курсовом проекте принимается тяжёлый бетон. Плотность бетона = 2300 кг/м . Бетон автоклавного твердения.
Нормативные и расчётные сопротивления бетона В30 с учётом статистической изменчивости:
1) Нормативные сопротивления бетона:
а) сжатие осевое Rbn = 22 МПа; /2; таблица 12/
б) растяжение осевое Rbtn = 1,8 МПа; /2; таблица 12/
2) Расчетные сопротивления:
а) сжатие осевое Rb = 17 МПа; /2; таблица 13/
б) растяжение осевое Rbt = 1,2 МПа. /2; таблица 13/
Коэффициент условия работы бетона в курсовом проекте: /2; табл. 15/
Учитываем, что
и ,
где и - соответственно коэффициенты надёжности по бетону при сжатии и растяжении.
Расчетные сопротивления приняты в курсовом проекте с учётом /2; п. 2.13/:
МПа
МПа
|
|
|
|
|
|
|
КП1.СК-ВВ-130-2010-ПЗ
| Лист
|
|
|
|
|
|
|
|
Изм.
| Кол.уч
| Лист
| № док.
| Подп.
| Дата
|
Начальный модуль упругости бетона принят с учётом условий твердения для класса B30 /2; таблица 18/:
Eb = МПа
2.2 Арматура
Нормативное сопротивление арматуры класса А-IV: /2; таблица 19/
Rsn = 590 МПа
Расчётное сопротивление арматуры класса А-IV: /2; таблица 22/
RS = 510 МПа.
Коэффициент условий работы арматуры: /2; таблица 29/
si = s6
Модуль упругости арматуры класса А-IV: /2; таблица 29/
Расчётные сопротивления арматуры класса Вр-I.
Таблица 2.1 – Расчетные сопротивления проволочной арматуры касса Вр-I
Диаметр арматуры,
мм
| Расчётные сопротивления
| растяжению
продольной RS, МПа
| растяжению
поперечной Rsw, МПа
| сжатию Rsс, МПа
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Модуль упругости арматуры класса Вр-I: /2; таблица 29/
В курсовом проекте в расчетах возможно применение поперечной арматуры касса А-III диаметров 6-8 мм.
Расчетное сопротивление арматуры класса А-III: /2; таблица 22/
|
|
|
|
|
|
|
КП1.СК-ВВ-130-2010-ПЗ
| Лист
|
|
|
|
|
|
|
|
Изм.
| Кол.уч
| Лист
| № док.
| Подп.
| Дата
|
RS = 355 МПа;
Rsw = 285 МПа;
Rsс = 355 МПа
В сварных каркасах для хомутов из арматуры класса А-III, диаметр которой меньше 1/3 диаметра продольных стержней, значение Rsw принимаем равными 255 МПа
2.3 Конструктивные требования
На рисунке 2.1 показаны толщины защитных слоев бетона и минимальные расстояния между стержнями сетки С1 и каркаса Кр1, расположенных в ребристой плите покрытия. /2; п. 5.4, 5.5, 5.6, 5.9, 5.12а/
1 - продольные стержни каркаса Кр1;
2 - поперечные стержни каркаса;
3 - монтажный стержень (верхний продольный)
1 – рабочая арматура каркаса;
1+2+3 = плоский каркас
|
|
|
|
|
|
|
КП1.СК-ВВ-130-2010-ПЗ
| Лист
|
|
|
|
|
|
|
|
Изм.
| Кол.уч
| Лист
| № док.
| Подп.
| Дата
|
а1 d,
а1 20; /2; п. 5.5/
а1 D,
а1 20; /2; п. 5.5/
а3 d1,
а3 10; /2; п. 5.5/
b dw,
b 15; /2; п. 5.6/
а2 D,
а2 25 /2; п. 5.12/
Рисунок 2.1 – Расположение сетки С1 и каркаса Кр1 в ребристой плите покрытия
На рисунке 2.2 показано размещение арматуры по дине изделия. Под длиной изделия понимают длину, ширину и высоту плиты. /2; п. 5.9/
Рисунок 2.2 – Размещение арматуры по длине изделия
Рисунок 2.2 – Размещение арматуры по длине изделия
К трещиностойкости плиты предъявляется требования третьей категории. /2; п. 1.16/
По /2; табл. 2/ для арматуры класса А-IV допускается:
асrс1 = 0,4 мм – непродолжительная ширина раскрытия трещин;
асrс2 = 0,3 мм – продолжительная ширина раскрытия трещин
Предельно допустимый прогиб определяется по /2; табл. 4/, где L равно шагу:
= м
|
|
|
|
|
|
|
КП1.СК-ВВ-130-2010-ПЗ
| Лист
|
|
|
|
|
|
|
|
Изм.
| Кол.уч
| Лист
| № док.
| Подп.
| Дата
|
3 Составление конструктивной схемы здания
При составлении конструктивной схемы учитываем:
1) Здание двухпролётное L = 18 м;
2) Шаг стропильных конструкций – 12 м;
3) Здание оборудовано двумя мостовыми кранами грузоподъемностью 20 тонн;
4) Кровля тёплая.
3.1 Подбор плиты покрытия
Конструкция кровли показана на рисунке 3.1
Рисунок 3.1 – Конструкция кровли
Нагрузка на плиту покрытия от веса кровли и снега (I снеговой район). Эти нагрузки приведены в таблице 3.1
|
|
|
|
|
|
|
КП1.СК-ВВ-130-2010-ПЗ
| Лист
|
|
|
|
|
|
|
|
Изм.
| Кол.уч
| Лист
| № док.
| Подп.
| Дата
|
Таблица 3.1 – Нагрузка на плиту покрытия
№
| Вид нагрузки
| Нормативная нагрузка, кПа
| Коэффициент надёжности по нагрузке
| Расчетная нагрузка, кПа
|
| Постоянная нагрузка:
|
|
| Три слоя рубероида по битумной мастике – 0,05( ) 3
| 0,150
| 1,3
| 0,195
|
| Цементно-песчаная стяжка -
18( ) 0,03 м
| 0,540
| 1,3
| 0,702
|
| Утеплитель: пенобетон – 5( ) 0,2
| 1,000
| 1,3
| 1,300
|
| Пароизоляция: слой рубероида по битумной мастике - 0,05( )
| 0,050
| 1,3
| 0,065
|
| Временная:
|
|
| Снеговая нагрузка (III снеговой район)
| 1,260
|
| 1,80
|
| Полная нагрузка
| 3,00
|
| 4,062
|
Переведём полную нагрузку из системы СИ в систему CГС:
кПа кгс/
q = 4.062 кПа = 406,2 кгс/
|
|
|
|
|
|
|
КП1.СК-ВВ-130-2010-ПЗ
| Лист
|
|
|
|
|
|
|
|
Изм.
| Кол.уч
| Лист
| № док.
| Подп.
| Дата
|
По /3; табл. 1.131, стр. 181/ определяем условную марку плиты покрытия по и q.
При подборе условной марки плиты нагрузки не должны превышать справочные значения. Принимаем условную марку плиты: 1ПГ-6Т.
Расход бетона (V), масса плиты (m), толщина полки плиты ( ) определяется по /3; таб. 1.123, стр. 173/:
V = 2,5 м ; m = 6,2 т; = 30 мм
Общий вид плиты показан на рисунке 3.2.
Рисунок 3.2 – Геометрические размеры плиты покрытия 1ПГ-6Т
3.2 Подбор стропильной конструкции
В курсовом проекте в качестве стропильной конструкции применяется сегментная ферма. Номинальная длина фермы или пролёт фермы составляет половину ширины здания.
Нагрузки на ферму от веса кровли и плиты покрытия приведены в таблице 3.2.
|
|
|
|
|
|
|
КП1.СК-ВВ-130-2010-ПЗ
| Лист
|
|
|
|
|
|
|
|
Изм.
| Кол.уч
| Лист
| № док.
| Подп.
| Дата
|
Таблица 3.2 – Нагрузки на ферму
№
| Вид нагрузки
| Нормативная нагрузка, кПа
| Коэффициент надёжности по нагрузке
| Расчетная нагрузка, кПа
|
| Постоянная нагрузка:
|
|
| Три слоя рубероида по битумной мастике – 0,05( ) 3
| 0,150
| 1,3
| 0,195
|
| Цементно-песчаная стяжка -
18( ) 0,03 м
| 0,540
| 1,3
| 0,702
|
| Утеплитель: пенобетон – 5( ) 0,2
| 1,000
| 1,3
| 1,300
|
| Пароизоляция: слой рубероида по битумной мастике - 0,05( )
| 0,050
| 1,3
| 0,065
|
| Собственный вес плиты
| 1,720
| 1,1
| 1,89
|
| Временная:
|
|
| Снеговая нагрузка (III снеговой район)
| 1,260
|
| 1,80
|
| Полная нагрузка
| 4,720
|
| 5,952
|
|
|
|
|
|
|
|
КП1.СК-ВВ-130-2010-ПЗ
| Лист
|
|
|
|
|
|
|
|
Изм.
| Кол.уч
| Лист
| № док.
| Подп.
| Дата
|
По /3; табл. 1.74, стр. 124/ подбираем «ключ для подбора марок ферм серии ПК-01-129/78 для зданий без подвесных кранов, без агрессивной среды и без перепадов профиля покрытия» по нормативной и расчётной нагрузке:
qn=4,720 кПа =472,0 кгс/
q = 5,952 кПа = 595,2 кгс/
Ключ для подбора марки фермы:
4 – 8/9,
где 4 – типоразмер по опалубке;
8/9 – порядковый номер фермы по несущей способности.
Тогда, марка фермы будет равна:
4ФС18 – 8/9
По /3; табл. 1.58, стр. 106/ определяем массу и объём фермы:
V = 3,75 м ;
m = 9,4 т
Рисунок 3.3 – Геометрические размеры фермы
3.3 Подбор колонн
Выбор колонн зависит от:
Шага стропильной конструкции – 12 м,
Отметки низа стропильной конструкции – 10,8 м.
|
|
|
|
|
|
|
КП1.СК-ВВ-130-2010-ПЗ
| Лист
|
|
|
|
|
|
|
|
Изм.
| Кол.уч
| Лист
| № док.
| Подп.
| Дата
|
Подбор ведем по учебному пособию /4, лист 3,02/
Колонна крайнего и среднего ряда изображена на рисунке 3.4
Рисунок 3.4 – геометрические размеры колонн крайнего и среднего ряда
Объём и массу колонн крайнего и среднего ряда рассчитываем по геометрическим параметрам, на рисунке 3.4:
Колонна крайнего ряда:
Vкр=(0,6 4,2 0,5)+(0,8 1,05 0,5)+(0,4 0,8 0,5) 2+(0,2 0,8 0,5)+
+(7,65 0,5 0 25) 2=3,992 м3
Mkp=p Vkp=2300 3,992=9,181 т
Колонна среднего ряда:
Vcp=(0,6 4,2 0,5)+ (0,4 0,8 0,5) 2+(0,2 0,8 0,5)+(6,6 0,5 0,3) 2+
+(0,3 0,75 0,5) 2+(0,3 0,3 0,5)+(1,05 1,4 0,5)=4,604 м3
mcp=p Vcp=2300 4,604=10,589 т
|
|
|
|
|
|
|
КП1.СК-ВВ-130-2010-ПЗ
| Лист
|
|
|
|
|
|
|
|
Изм.
| Кол.уч
| Лист
| № док.
| Подп.
| Дата
|
3.4 Подбор подкрановой балки
Выбор подкрановой балки зависит от:
- шага стропильной конструкции – 12 м;
- грузоподъёмности крана – 20 т;
- пролёта стропильной конструкции – 18 м;
- отметки низа стропильной конструкции – 10,8 м;
Подкрановая балка подбирается по работе /4; лист 3.06/ .
Рисунок 3.5 – Общий вид подкрановой балки
Крановый рельс показан на рисунке 3.6. /4; лист 0,02/
Рисунок 3.6 – Общий вид кранового рельса КР-70
Объём подкрановой балки:
V = ,
где F – площадь сечения подкрановой балки
F=(0,1 0,09)+(0,1 0,3) 2+(0,255 0,04)+(0,225 0,180) 2+(0,07 1,4) 2=0,127 м2
|
|
|
|
|
|
|
КП1.СК-ВВ-130-2010-ПЗ
| Лист
|
|
|
|
|
|
|
|
Изм.
| Кол.уч
| Лист
| № док.
| Подп.
| Дата
|
V=0,127 11,960=1,528 м3
Масса подкрановой балки:
m=p V=2300 1,528=3,515 т
4 Расчёт и конструирование плиты покрытия
4.1 Расчёт полки плиты на местный изгиб
Геометрические размеры ребристой плиты покрытия показаны на рисунке 4.1.
Рисунок 4.1 – Геометрические размеры ребристой плиты покрытия
Размер bр = 65 принят предварительно и в дальнейшем может быть изменён.
Lk = Lр - 100 = 1495 – 100 = 1395
Lд=2980-6 65-2 30=2790
Если отношение больше или равно 2, то полка плиты
деформируется в коротком направлении. В этом случае расчётная схема представляет собой не жёстко защемленную балку, загруженную равномерно распределённой нагрузкой (рисунок 4.2).
|
|
|
|
|
|
|
КП1.СК-ВВ-130-2010-ПЗ
| Лист
|
|
|
|
|
|
|
|
Изм.
| Кол.уч
| Лист
| № док.
| Подп.
| Дата
|
Рисунок 4.2 – Расчётная схема и эпюра моментов при расчете полки плиты на местный изгиб
Таблица 4.1 – Нагрузка на полку плиты
№
| Вид нагрузки
| Нормативная нагрузка, кПа
| Коэффициент надёжности по нагрузке
| Расчетная нагрузка, кПа
|
| Постоянная нагрузка:
|
|
| Три слоя рубероида по битумной мастике – 0,05( ) 3
| 0,150
| 1,3
| 0,195
|
| Цементно-песчаная стяжка -
18( ) 0,03 м
| 0,540
| 1,3
| 0,702
|
| Утеплитель: пенобетон – 5( ) 0,2
| 1,000
| 1,3
| 1,300
|
| Пароизоляция: слой рубероида по битумной мастике - 0,05( )
| 0,050
| 1,3
| 0,065
|
| Нагрузка от собственного веса полки плиты: 23 м
| 0,690
| 1,1
| 0,759
|
| Временная:
|
|
| Снеговая нагрузка (III снеговой район)
| 1,260
|
| 1,80
|
| Полная нагрузка
| qn = 3,690
|
| q = 4,821
|
|
|
|
|
|
|
|
КП1.СК-ВВ-130-2010-ПЗ
| Лист
|
|
|
|
|
|
|
|
Изм.
| Кол.уч
| Лист
| № док.
| Подп.
| Дата
|
Вырежем по всей длине полки плиты полосу шириной b = 1м (см. рисунок 4.1), тогда равномерно распределённая нагрузка на полку плиты равна:
Mmax = =
Расчетное сечение полки плиты показано на рисунке 4.3.
Рисунок 4.3 – Расчётное сечение полки плиты
As – площадь сечения арматуры в расчётном сечении полки.
Из-за малого размера толщины полки арматуру устанавливаем в середине полки, т.е. hо = 15.
Определим :
По значению по интерполяции определяем и : /5; табл. Б.1/
= 0,170
= 0,905
Полку плиты армируем проволочной арматурой класса Вр-I. Т.к. наименьшее сопротивление имеет арматура класса Вр-I диаметром 5 мм, то в дальнейшем ведём расчёт для этой арматуры.
|
|
|
|
|
|
|
КП1.СК-ВВ-130-2010-ПЗ
| Лист
|
|
|
|
|
|
|
|
Изм.
| Кол.уч
| Лист
| № док.
| Подп.
| Дата
|
Rs = 360 МПа
Требуемая площадь арматуры в расчётном сечении равна:
=
Полка плиты армируется сеткой.
Схема армирования полки плиты показана на рисунке 4.4.
Рисунок 4.4 – Схема размещения сетки в полке плиты
u – шаг продольных стержней;
V – шаг поперечных стержней;
d1 – диаметр продольных стержней;
d2 – диаметр поперечных стержней.
Арматуру подбираем для продольных стержней. По сортаменту /5; табл. Б.2/ подбираем площадь сечения арматуры Аs при следующих условиях:
|
|
|
|
|
|
|
КП1.СК-ВВ-130-2010-ПЗ
| Лист
|
|
|
|
|
|
|
|
Изм.
| Кол.уч
| Лист
| № док.
| Подп.
| Дата
|
;
u = 250 (n = 4);
u = 200 (n = 5);
u = 100 (n = 10)
Аs – площадь сечения арматуры, которую мы подбираем по сортаменту:
= 1,219
d1 = 3: u = 250, n = 4, Аs = 0,28 ;
d1 = 4: u = 100, n = 10, Аs = 1,26 ;
d1 = 5: u = 250, n = 4, Аs = 0,79
Принимаем наиболее экономичный вариант Аs = 1,26 > = 1,199
Вывод:
В продольном направлении в сетке С1 устанавливаем арматуру класса Вр-I диаметром d1 = 4мм., и с шагом u = 100;
В поперечном направлении арматуру устанавливаем из конструктивных соображений с максимально возможным шагом V = 250 и минимальным диаметром арматуры d2 = 3мм.
4.2 Расчёт плиты в продольном направлении на общий изгиб по прочности
|
|
|
|
|
|
|
КП1.СК-ВВ-130-2010-ПЗ
| Лист
|
|
|
|
|
|
|
|
Изм.
| Кол.уч
| Лист
| № док.
| Подп.
| Дата
|
На рисунке 4.5 показана конструктивная схема плиты покрытия.
Рисунок 4.5 – Конструктивная схема плиты покрытия
где – зазор ( = 30 мм);
L0 – это расстояние между центрами площадок опирания , или расчётный пролёт:
L0 = Lкон – Lоп = Lкон – = 11960 – = 11875 мм = 11,875 м
Нагрузка на плиту покрытия представлены в таблице 4.2.
|
|
|
|
|
|
|
КП1.СК-ВВ-130-2010-ПЗ
| Лист
|
|
|
|
|
|
|
|
Изм.
| Кол.уч
| Лист
| № док.
| Подп.
| Дата
|
Таблица 4.2 – Нагрузки на плиту покрытия
№
| Вид нагрузки
| Нормативная нагрузка, кПа
| Коэффициент надёжности по нагрузке
| Расчетная нагрузка, кПа
|
| Постоянная нагрузка:
|
|
| Три слоя рубероида по битумной мастике – 0,05( ) 3
| 0,150
| 1,3
| 0,195
|
| Цементно-песчаная стяжка -
18( ) 0,03 м
| 0,540
| 1,3
| 0,702
|
| Утеплитель: пенобетон – 5( ) 0,2
| 1,000
| 1,3
| 1,300
|
| Пароизоляция: слой рубероида по битумной мастике - 0,05( )
| 0,050
| 1,3
| 0,065
|
| Собственный вес плиты
| 1,720
| 1,1
| 1,89
|
| Длительная:
|
|
| Снеговая нагрузка (III снеговой район)
| 0,63
|
| 1,8 0,5=0,9
|
| Постоянные и длительные нагрузки
| = 4,09
|
| = 5,052
|
| Кратковременная:
|
|
| Снеговая нагрузка (III снеговой район)
| 0,63
|
| 1,8 0,5=0,9
|
| Полная нагрузка
| =4,72
|
| =5,952
|
|
|
|
|
|
|
|
КП1.СК-ВВ-130-2010-ПЗ
| Лист
|
|
|
|
|
|
|
|
Изм.
| Кол.уч
| Лист
| № док.
| Подп.
| Дата
|
На рисунке 4.6 изображены расчётная схема, эпюра моментов и эпюра поперечных сил в расчёте плиты на общий изгиб.
g
Рисунок 4.6 – Расчётная схема плиты покрытия, эпюры моментов и поперечных сил
Переход к погонной нагрузке при номинальной ширине 3 м:
g = (м) = кН/м;
= (м) = кН/м;
= (м) = кН/м;
;
кН;
;
М – расчётный момент;
Q – поперечная сила;
Mn – полный нормативный момент;
Mnl – нормативный длительный момент.
|