Проектирование колонн и стропильных балок одноэтажного производственного здания

Министерство образования Российской Федерации

Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия

(СибАДИ)

Кафедра "Строительные конструкции"

Пояснительная записка к курсовому проекту:

Проектирование колонн и стропильных балок одноэтажного производственного здания

Омск-2010

Содержание

1. Компоновка поперечника

2. Определение расчетных нагрузок и параметров

3. Определение усилий в стойках

4. Проектирование стоек

5. Расчет сборной железобетонной предварительно-напряженной двутавровой балки покрытия

1. Компоновка поперечника

Поперечная рама состоит из колонн, заделанных в фундамент и стропильной конструкции, свободно опирающейся на колонны.

Определяем размеры колонны

Высота надкрановой части:

, м

где Нкр - крановый габарит здания.

(0,15+hпб) – высота подкрановой балки с рельсом, м

Высота подкрановой части колонн от верха фундамента:

,

где

Н₁=Нг.р.+0,15,

где 0,15 – глубина заложения верха фундамента,

,

,

– (кратна модулю 0,6 м для стеновых панелей).

Определяем размеры поперечного сечения колонны

Привязка колонн к разбивочным осям

"0" - при шаге колонн 6 м и кранах с G ≤ 30 тс;

Размеры сечений

bк = 400 мм – при шаге колонн 6 м;

hв = 400 мм – при "0" привязке и кранах G < 20 тс;

с округлением в меньшую сторону с модулем 50 мм.

Глубина заделки колонны в стакан фундамента равна наибольшему из 1,5 bк или hн , и получаем отметку (-) (Нзад. + 0,15)=1,2+0,15=1,35.

Расстояние от оси кранового пути до внутренней грани подкрановой части колонны поверху: к< 250 мм при В = 6 м;

При ("привязка" + 750 + к)=0+750+250=1000мм < hн=1200мм , значит

(750+100)+(250+100)=1200мм

Конструирование стен

модуль 0,6 м; высота стеновых панелей и блоков остекления 1,2 м и 1,8 м; δ_пан=300 мм (принять).

2. Определение расчетных нагрузок и параметров

Постоянные нагрузки

· от покрытия Fп

Fп = ,

где g_к=1 кН/м²+1,5 кН/м²=2,5 кН/м² – расчетная нагрузка от веса 1 м² кровли и плит покрытия;

В=6м – шаг колонн, м;

L=12м – пролет рамы, м;

Qp=40,2тс- ориентировочный вес стропильной конструкции, кН;

· от собственной массы (бз эксцентриситета)

где γ_f = 1,1 – коэффициент надежности по нагрузке;

γ = 25 кН/м³ – объемный вес железобетона

· от стен и остекления (бз эксцентриситета)

,

где В – шаг колонн, м;

g_ст, g_ост – расчетные нагрузки от веса 1 м2 стеновых панелей и оконных блоков, навешанных на надкрановую или подкрановую части колонны (табл. 5)

h_ст, h_ост – высота панелей и остекления, м;

· от массы подкрановой балки с рельсом (бз эксцентриситета)

Fпб = 41,2 кН

Временные нагрузки

· от снегаСНиП 2.01.07-85 (5 раздел)

Fсн = ,

где Sg =1,8 кН/м² снеговая нагрузка в зависимости от района строительства; μ = 1, Fсн прикладывается так же как и Fп.

· от крана СНиП 2.01.07-85 (4 раздел)

вертикальная

Dmax=287 кН, Dmin=59,6 кН.

горизонтальная

Т=10,3 кН

· ветровая СНиП 2.01.07-85 (6 раздел, п. 6.3)

Wmi =Wо*k,

где Wо – 0,3 кН/м²

k - табл. 6(СНиП 2.01.07-85)

Фактическая ветровая эпюра приводится к эквивалентной по моменту в защемлении с ординатой

Wm5=W0*k=0,3*0,75=0,225 кН/м²

Wm10=W0*k=0,3*0,71=0,3 кН/м²

Wm20=W0*k=0,3*1,25=0,375 кН/м²

Wm21.6=W0*k=0,3*1,27=0,381 кН/м²

Wm23.4=W0*k=0,3*1,29=0,387 кН/м²

на высоте Н:

;

Сосредоточенная сила в уровне верха колонны:

W_Н =

W_отс. =

где с = 0,8 – с наветренной и с = 0,6 – с заветренной сторон

γ_f = 1,4 – коэффициент надежности по нагрузке;

Равномерно распределенная погонная нагрузка:

Расчетная схема (статически неопределимая)

Ригель считается абсолютно жестким.

Основная система метода перемещений (одно неизвестное).

3. Определение усилий в стойках

;

Постоянной – нагрузка от собственного веса, стен и подкрановых балок – приложена по оси колонны.

От покрытия Fп (симметричное воздействие)

y=0*H_B;

Сила Fп приложена на расстоянии 150 мм от разбивочной оси, поэтому эксцентриситет приложения силы относительно оси надкрановой части колонны:

e = hн/2 – hв/2=1,2/2-0,4/2=0,4м;

Rв← (+); →(-);

K1=2,152 ,K1=1,314 (3, тб.16.1)

при привязке "0", а_В= 50 мм – при в_к= 40 см от покрытия

М_I=

М_II=

N_I = N_II=F_п=110,1 кН

От стен, собственного веса, подкрановых балок

М_I= М_II=0

N_I =

N_II =

От постоянной нагрузки суммарная

М_I=∑ М_I=2.34+0=2,34кН*м

М_II=∑ М_II=-3,44+0=-3,44кН*м

N_I=∑ N_I=110,1+45,08=155,18 кН

N_II=∑ N_II=110,1+477,18=587,28 кН

Временная нагрузка

Снеговая F_сн – изгибающие усилия от покрытия умножаются на коэффициент

F_сн / F_п =64,8/110,1=0,59

М_I=2,34*0,59=1,38 кН*м

N_I = N_II=F_сн=64,8 кН

М_II=-3,44*0,59=-2,03 кН*м

Крановая вертикальная D_max; (y = 1*H_н ,)

а_н = "привязка" + 750 – hн/2=0+850-1200/2=250мм

а_н = hн/2 - "привязка" - 750=1200/2-0-850=-250мм

K2=1,304 (3,тб.16.2)

- со своими знаками,

R₁₁ – реакция в дополнительной связи от перемещения

,

;

Крановая горизонтальная ТА, ТБ

K3=0,775 (3, тб.16.3)

Ветровая (слева)

K7=0,363 (3, тб.16.7)

;

;

;

;

;

4. Проектирование стоек

Материал

Бетон В25

γ_в2 = 1,1 (табл. 15 (1))

Rв =14,5МПа*1,1=15,95МПа (табл. 13 (1) с учетом γ_в2)

Eв =27,0*10³МПа (табл. 18 (1))

Арматура А-III(Ø10 ÷ 40)

Rs =Rsc =365МПа (табл. 2.2 (1))

Es =200*10³МПа (табл. 29 (1))

- коэффициент приведения

;

;

где

ω=α – 0,008

Rв=0,85-0,008*15,95=0,722 (п. 3.12 (1))

α=0,85 – для тяжелого бетона

σ_SR=R_s=365МПа

σ_Sc,U=400 МПа, т.к. γ_в2 >1,0

Надкрановая часть (армирование симметричное)

Если λ=lo/I=925/11,56=80 >14, то учитываем выгиб колонны

Определение зависимости "Ncr – As"

,

если

и φ_р = 1 (ф. 58)

где

Eв = МПа ·100 = Н/см² ;

As и A’s – см² ;

lo, ho, a’ – см ;

J – см⁴ ; Ncr – H ;

После преобразования формулы Ncr , получаем

;

;

;

Таблица 1

1) А_Smin= А’_Smin =μ_minв_кh_o=0,002*40*34=2,72 см²

2) А_Smin= А’_Smin =4,02 см² ( 2 Ø16)

Принимаем по наибольшему n, Ø с A_Smin = A’_Smin =4,02 см² (2Ø16)

Конструктивный расчет по наиневыгоднейшему сочетанию (армирование симметричное)

Таблица 2

Проверка прочности по другому, сочетанию, армирование А_S = A’_S=4,02см² (табл. 2)

Таблица 3

Подкрановая часть

λ=l_o/i=2707,5/34,68=78 >14,

то учитываем выгиб колонны.

1)А_Smin= А’_Smin =μ_minв_кh_o=0,002*40*114=9,12 см²

2) А_Smin= А’_Smin 4,02 , см² ( 2 Ø16)

Принимаем по наибольшему n, Ø с A_Smin = A’_Smin =9,82 см² (2Ø25)

Таблица 4

Конструктивный расчет подкрановой части (армирование несимметричное)

Таблица 5