144322 (Проектирование и расчеты одноэтажного промышленного здания)

87

1. КОМПОНОВКА ПОПЕРЕЧНОЙ РАМЫ

1.1 Общие данные

Требуется рассчитать и законструировать основные несущие железобетонные конструкции одноэтажного промышленного здания.

Здание отапливаемое, двухпролетное (рис. 1, а). Район строительства г. Липецк, местность типа В. Здание состоит из трёх температурных блоков длиной 54+54+54м. (рис. 1,б). Пролеты здания - 21 м, шаг колонн - 6 м. Покрытие здания – тёплое. Плиты покрытия железобетонные размером 3х6 м. Стропильные конструкции - железобетонные сегментные фермы пролетом 21 м. Устройство светоаэрационных фонарей не предусматривается, цех оснащен лампами дневного света.

Каждый пролет здания оборудован двумя мостовыми кранами с группой работы 5К и грузоподъемностью 20/5 т. Отметка верха кранового рельса 9,2 м, высота кранового рельса 150 мм (тип КР-70).

Подкрановые балки разрезные железобетонные, предварительно напряженные, высотой 1,0 м.

Наружные стены – панельные: нижняя панель самонесущая, выше – навесные.

Для обеспечения пространственной жесткости здания в продольном направлении предусмотрены стальные вертикальные связи по колоннам крестового типа. Место установки связей – середина температурного блока в пределах одного шага колонн на высоту от пола до низа подкрановых балок (рис. 1,б).

Жесткость здания в поперечном направлении обеспечивается защемлением колонн в фундаментах и размерами сечений колонн, назначенными в соответствии с рекомендациями гл.XII [9].

Жесткость диска покрытия в горизонтальной плоскости создается крупноразмерными железобетонными плитами покрытия, приваренными не менее чем в 3-х точках к стропильным конструкциям. Швы между плитами должны быть замоноличены бетоном класса не менее В10.

1.2 Геометрия и размеры колонн

Расстояние от пола до головки подкранового рельса . Высота надкрановой части ступенчатой колонны определяется из условия:

(H_кр - из прил.15)

Высота подкрановой части колонн:

.

Полная высота колонны при минимальном значении

.

Тогда габаритный размер здания , что не

кратно модулю 0,6 м. Условию кратности размера H=12,0 м отвечает высота

надкрановой части

,

при которой

. (рис.1,а).

а)

б)

Рис. 1. Монтажная схема здания разрез (а), план (б).

привязка колонн.

0 мм – шаг , т, .

250 мм – если одно из трех условий не выполнено. В данном случае грузоподъемность , что не превышает допустимые 30т, значит, привязка к оси будет равна 0 мм.

Типы колонн

Размер сечений колонн:

-крайних: в подкрановой части - для кранов грузоподъёмностью 20т. Тогда . Принимаем (кратно 100 мм). Т.к. >1,0м, то колонну принимаем двухветвевой (рис. 2).

В надкрановой части (рис. 3):

где:

- привязка кранового пути к разбивочной оси;

- привязка осей крайних колонн к разбивочным осям;

- расстояние от оси кранового рельса до торца крана (прил. 15);

- минимально допустимый зазор между торцом крана и гранью колонны.

Принимаем - из условия опирания стропильных конструкций.

Ширина колонны «b» принимается большей из трёх значений, кратной 100 мм:

- для шага колонн 6м . (b 50 см – для шага колонн 12 м.).

Принимаем .

-средних : (900 мм.)

- из условия опирания стропильных конструкций.

;

;

.

Окончательно принимаем ширину средних колонн (рис. 2).

Размеры сечений ветвей двухветвенных колонн (в плоскости рамы) примем равными для крайних колонн

а) б)

Рис. 2. Размеры колонн

Рис. 3. К назначению высоты сечения верхней части колонны

1.3 Определение нагрузок на раму

Постоянные нагрузки

Таблица 1

Нагрузка от веса покрытия

Расчетное опорное давление фермы:

- от покрытия; кН;

- от фермы. кН.

где:

1,1 - коэффициент надежности по нагрузке ;

68 кН - вес фермы (прил. 21).

Расчетная нагрузка на крайнюю колонну от веса покрытия с учетом коэффициента надежности по назначению здания :

кН;

на среднюю:

кН.

Здание состоит из трех температурных блоков длинной 54 м. Наружные панельные стены до отметки 7,2 м самонесущие, выше – навесные.

Расчетная нагрузка от веса стеновых панелей и остекления на участке между отметками 7,2 ….. 10,2 м ( - высота панелей, - высота остекления):

На участке между отметками 10,2 ….. 13,2 м. (рис. 4,а):

.

а)

б)

Рис. 4. Схема расположения стенового ограждения (а);

Линия влияния опорного давления подкрановых балок на колонну (б).

Расчетная нагрузка от веса подкрановых балок и кранового пути.

Вес подкрановой балки пролетом 6м – 42 кН (прил. 21),а кранового пути

1,5 кН/м. Следовательно, расчетная нагрузка на колонну:

.

Расчетная нагрузка от веса колонн

Крайние колонны:

- надкрановая часть

;

- подкрановая часть

.

Средние колонны:

- надкрановая часть

;

- подкрановая часть

.

Временные нагрузки.

Снеговая нагрузка. Район строительства – г. Липецк, относящийся к III району по весу снегового покрова, для которого (см. прил. 16). Расчетная снеговая нагрузка при :

- на крайние колонны; кН;

- на средние колонны кН.

Крановая нагрузка. Вес поднимаемого груза . Пролет крана

21-2•0,75=19,5 м. Согласно прил. 15 база крана М=5600 мм, расстояние между колесами К=4400 мм, вес тележки G_n=60 кН, F_n,max=155 кН, F_n,min=64 кН. Расчетное максимальное давление колеса крана при :

кН; кН.

Расчетная поперечная тормозная сила на одно колесо:

.

Вертикальная крановая нагрузка на колонны от двух сближенных кранов с коэффициентом сочетаний :

кН;

кН.

где:

сумма ординат линий влияния давления двух подкрановых балок на колонну (рис. 4,б).

Вертикальная нагрузка от четырех кранов на среднюю колонну с коэффициентом сочетаний равна:

кН;

на крайние колонны: кН;

Горизонтальная крановая нагрузка от 2-х кранов при поперечном торможении:

.

Горизонтальная сила поперечного торможения приложена к колонне на уровне верха подкрановой балки на отметке 9,05 м. Относительное расстояние по вертикали от верха колонны до точки приложения тормозной силы : Н=12,00-8,05=3,95 :

- для крайних колонн ;

- для средних колонн .

Ветровая нагрузка. г. Липецк расположен в III районе по ветровому давлению, для которого Н/м² (прил. 17). Для местности типа В коэффициент , учитывающий изменение ветрового давления по высоте здания равен (прил. 18):

на высоте 5 м---0,5;

то же 10 м ------0,65;

то же 20 м ------0,85;

то же 40 м -----1,1;

На высоте 12,0 м в соответствии с линейной интерполяцией (рис. 5):

На уровне парапета (отм. 13,2м.):

.

На уровне верха покрытия (отм. 14,90м.):

Переменное по высоте ветровое давление заменим равномерно распределенным, эквивалентным по моменту в заделке консольной стойки длиной 12,0 м:

.

При условии и значение аэродинамического коэффициента для наружных стен согласно приложения 4 [1] принято:

- с наветренной стороны , с подветренной (здесь и L соответственно длина и ширина здания). Расчетная равномерно распределенная ветровая нагрузка на колонны до отметки Н=12,0 м при коэффициенте надежности по нагрузке :

- с наветренной стороны

;

- с подветренной стороны

.

Расчетная сосредоточенная ветровая нагрузка между отметками 12,0м и 14,9м:

Рис. 5. Распределение ветровой нагрузки по высоте здания.

2. СТАТИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ПОПЕРЕЧНОЙ РАМЫ

Расчет рамы может выполняться одним из методов строительной механики, причем для сложных рам общего вида – с помощью ЭВМ.

Между тем, в большинстве одноэтажных промышленных зданий ригели располагаются на одном уровне, а их изгибная жесткость в своей плоскости значительно превосходит жесткость колонн и поэтому может быть принята равной EJ=Ґ. В этом случае наиболее просто расчет рам производится методом перемещений. Основную систему получим введением связи, препятствующей горизонтальному смещению верха колонн (рис.7.а.).