144912 (Проектирование и расчет несущих конструкций железобетонного каркаса одноэтажного промышленного здания)

Старооскольский технологический институт

Федерального государственного образовательного учреждения Высшего профессионального образования

"Национальный исследовательский технологический университет МИСиС"

Кафедра промышленного и гражданского строительства

Пояснительная записка

к курсовому проекту по железобетонным и каменным конструкциям

на тему:

"Проектирование и расчет несущих конструкций железобетонного каркаса одноэтажного промышленного здания"

Выполнил: студент

группы ПГС-05-2з

Рогоза С.И.

Проверил:

Медведев Е.Н.

2010 г.

Задание

К курсовому проекту №1

По дисциплине "Железобетонные и каменные конструкции"

Разработать проект каркаса одноэтажного промышленного здания в сборном железобетоне. В основу компоновки объемно - планировочного и конструктивного решения принять знания и умения, приобретенные в разработанном ранее курсовом проекте "Промышленные здания" по дисциплине "Архитектура ПГ3".

Исходные данные

1. Длина блока 60(м),

2. Ширина блока 36(м),

3. Шаг колонн 6(м),

4. Пролет (L₁, L₂) 18(м),

5. Количество пролетов 2

6. Высота до низа несущих конструкций 8.4(м),

7. Грузоподъемность крана 20 (т),

8. Район строительства г. Киев,

9. Типовые конструкции

- колонны, крановые сплошного прямоугольного сечения (колонна для расчета крайняя);

- отдельно стоящие фундаменты стаканного типа;

- конструкции покрытия – КЖС.

Состав проекта

1. Состав пояснительной записки:

1. Компоновочная и расчетная схема каркаса здания, сбор по загружениям.

2. Определение усилий в крайней колонне от загружений.

3. Комбинация усилий в сечениях крайней колонны.

4. Расчет и конструирование колонны.

5. Расчет и конструирование отдельно стоящего фундамента.

6. Расчет и конструирование плиты.

1. Графическая часть проекта.

Проект оформляется на 1.5-2 листах формата А1 в составе:

- компоновочная схема здания;

- армирование колонны;

- армирование отдельно стоящего фундамента;

- армирование конструкций покрытия.

Введение

Целью данного курсового проекта является расчет железобетонных элементов сборного каркасного одноэтажного промышленного здания. Здание имеет следующие объемно планировочные характеристики: два пролета по 18 м (общая ширина здания 36 м), длина – 60м. В здании применены железобетонные колонны заводского изготовления. Колонны имеют сплошное прямоугольное поперечное сечение. Шаг колонн в здании – 6м. На колонны опирается подкрановые балки длиной 6 м. В каждом пролете действует кран, грузоподъемностью Q=20 т. Все краны среднего режима работы. Колонны опираются на фундаменты стаканного типа. Нагрузка от покрытия на колонны посредством КЖС пролетом 18 м, уложенных с шагом 6 м. В качестве наружных ограждающих конструкций применяются железобетонные панели размером 1,2х6 м. Для расчета элементов каркаса колонн, КЖС – все размеры принимаются в соответствии с каталогом железобетонных конструкций для одноэтажных промышленных зданий. В пояснительной записке приводится лишь расчет и подбор арматуры. Фундамент рассчитывается с учетом требований унификации.

Здание рассчитывается для строительства в районе города Киев.

1. Подбор конструкций

Колонны

Подкрановая балка – 3,5т

Стеновая панель – 2,1т

Характеристики крана:

Грузоподъемность Q=20т; Пролет L_к-16.5 м;

Ширина В=6300мм; База К=4400мм;

Высота Н=2400мм; Зазор В₁=260мм;

Давление колеса Р_{n, max}=195кН;

Масса тележки G_т=8.5 т;

Масса крана с тележкой G_к=28,5т.

2. Компоновка поперечной рамы здания

F_гр – грузовая площадь поперечника.

3. Cбор нагрузок

Постоянная нагрузка

Нагрузки от покрытия собираем с грузовых площадей равных: 9x6 м для колонн по рядам А и В, и 18х6 для колонн по ряду Б.

Нагрузки от массы подкрановых балок, крановых путей, стеновых панелей, от ветра собираем с полосы 6м, равной по ширине раме-блоку.

Снеговая нагрузка

Расчетная снеговая нагрузка по (СНиП 2.01.07-85* "Нагрузки и воздействия" таб.4)

для г. Киев.

где γ_f – коэффициент надежности по нагрузке 1,8;

Определим продольную силу N_s в крайней

колонне:

;

Момент , возникающий от действия снеговой

нагрузки равен

где

Ветровая нагрузка

В зависимости от района (по СНиП 2.01.07-85* прил.5 карта 3 и табл.5) выбираем район и нормативное значение ветрового давления w₀ Киев – II район – w₀=0.3 (кПа),

Аэродинамические коэффициенты для вертикальных стен:

- с наветренной стороны; - c заветренной стороны;

где Ш – шаг колонн 6м;

γ_f – коэффициент надежности по нагрузке 1,2;

к=1 – коэффициент изменения ветрового давления по высоте.

С наветренной стороны:

С заветренной стороны:

Суммарная сосредоточенная сила W в уровне верха колонны от ветровой нагрузки на стеновую панель:

,

гдеh_пар=0,6м – высота парапета.

Крановые нагрузки

Продольные сосредоточенные нагрузки от действия мостовых кранов:

,

где - коэффициент сочетания для групп режимов работы кранов 1к-6к

γ_f – коэффициент надежности по нагрузке 1,2;

- максимальное давление колеса на подкрановую балку

- максимально возможная сумма ординат линии влияния опорные реакции подкрановых балок.

Момент от внецентренного приложения:

При торможении тележки возникает горизонтальная поперечная сила :

Расчетная тормозная сила:

;

4. Расчет и конструирование средней колонны

Данные для расчета.

Бетон класса B22,5 с характеристиками R_b=13.5 МПа, продольная рабочая арматура класса А-III R_s=R_sc=365 МПа, E_s=20x10⁴ МПа, E_в=260x10³ МПа.

Для расчета колонны используем следующее наиболее неблагоприятное сечение (расчетные сочетания усилий):

Надкрановая часть: N= 110.5 (т); М=4.6 (т·м); Q= 2,4 (т);

Подкрановая часть: N= 185.0 (т); М=15.2 (т·м); Q= 2,9 (т);

Расчет надкрановой части колонны.

Сечение колонны bxh=40x60см. Защитный слой а=4см.

Полезная высота сечения h₀=60-4=56см.

Расчетная длина надкрановой части колонны l₀=2H₂=2x3.9=7,8 м,

При учете крановой нагрузки (т. 32 СНиП II-21-75)

Гибкость надкрановой части колонны:

, где .

Значит, появляется необходимость учета влияния прогиба элемента на величину эксцентриситета продольной силы: .

Случайные эксцентриситет: Наибольшее значение случайного эксцентриситета . Расчетный эксцентриситет

Находим условную критическую силу

, где ;

; ;

так как следовательно принимаем значение

К_дл=1 – коэффициент учитывающий длительное влияние действия нагрузки на пргиб элемента в предельном состоянии. Придельный момент инерции сечения арматуры относительно центра тяжести бетонного сечения:

, где

;

Коэффициент

: ;

Расстояние

;

Граничное значение относительной высоты сжатой зоны бетона:

, где

;

;

Площадь арматуры в сжатой зоне

Сечение арматуры назначаем по конструктивным соображениям:

Принимаем 3 Ø16 А-III, А_s=6.03см²

При принятом сечении значение:

По таблице 2.11 (Мандриков)

Определим сечение растянутой арматуры

Сечение арматуры назначаем по конструктивным соображениям: Принимаем 3 Ø16 А-III, А_s=6.03см²

Принятый коэффициент армирования предварительно

μ=0,005,

не значительно отличается от первоначально принятого μ=0,005, по этому корректировку расчета можно не производить. На широких гранях предусматриваем по 1 Ø16 А-III с тем, чтобы расстояние между продольными стержнями не превышало 400мм.