Промышленное здание в г. Омск - Курсовая работа

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ СЕВЕРО-ВОСТОЧНЫЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА к курсовому проекту по дисциплине «Железобетонные и каменные конструкции» на тему: «Промышленное здание в г.Армирование надкрановой части принимаем симметричным. Расчетная длина надкрановой части в плоскости изгиба: ; (112) м. Находим условную критическую силу Ncr: ; (113) Находим коэффициент учитывающий длительное действие нагрузки: ; (116) где ; (117) В первом приближении принимаем .В подкрановой части колонна состоит из двух ветвей прямоугольного сечения, соединенных распорками. Проектный эксцентриситет больше случайного эксцентриситета, случайный не учитываем, так как колонна является элементом статически неопределимой системы. Далее распределяем усилия , , , найденные из статического расчета рамы, между элементами подкрановой части колонны - ветвями и распорками. В целях упрощения расчета принимают, что продольная сила распределяется между ветвями по закону рычага, а нулевые точки моментов в ветвях расположены в середине высоты панелей. В целях упрощения расчета принимают, что продольная сила распределяется между ветвями по закону рычага, а нулевые точки моментов в ветвях расположены в середине высоты панелей.Наибольшая поперечная сила в подкрановой части колонны действует в комбинации и равна КН. Продольную арматуру распорки подбираем как для изгибаемого элемента прямоугольного профиля. Необходимость поперечной арматуры в распорке проверяем из условий, обеспечивающих отсутствие наклонных трещин: ; (193)Конструктивно принимаем хомуты ? 6 Проверим бетон на местное смятие: (194)Общая высота фундамента: Общая высота заложения с учетом обреза фундамента: Бетон фундамента класса B12.5: МПА; Под фундаментом предусматривается бетонная подготовка толщиной 100мм из бетона класса B3.5.Подошву проектируем прямоугольной с соотношением сторон . Размер меньшей стороны найдем в первом приближении как для центрально нагруженного фундамента: (197) Принимаем размеры .Проверяем наибольшее и наименьшее краевые давления и среднее давление под подошвой. Принятые размеры подошвы должны обеспечивать выполнение следующих условий: ; ; .Расчет на продавливание выполняем из условия: , (204) где ;Рассмотрим сечения: I-I - по грани второй ступени; II-II-по грани третьей ступени; III-III - по грани колонны: Сечение I-I (мм): (206)Рассмотрим сечения: I-I - по грани второй ступени; II-II-по грани третьей ступени; III-III по грани колонны: Сечение I-I (мм): ; (209)Ферма готовится из тяжелого бетона класса B57 с расчетными характеристиками при коэффициенте условий работы ; МПА; МПА; МПА; МПА; МПА, МПА.Рассмотрим загружение фермы постоянной нагрузкой и снеговой в двух вариантах: - снеговая нагрузка с полным нормативным значением по всему пролету фермы кратковременно действующая; снеговая нагрузка с пониженным нормативным значением по всему пролету фермы кратковременно действующая;Продольные усилия в ферме определяем методом вырезания узлов, считая расчетную схему с шарнирным соединением в узлах. Предварительно определяем усилия в ферме от единичной нагрузки. Таблица 4 Усилия в элементах фермы от единичных нагрузок Усилия от нагрузок получают умножением единичных усилий на значение узловых нагрузок.Расчет железобетонной фермы состоит из расчета сечения верхнего пояса, сечения нижнего пояса и сечения стоек фермы.Расчет верхнего пояса ведем по наибольшему усилию (элемент 5-7) КН, КН. Ширину сечения верхнего пояса фермы принимаем 250мм. Определим ориентировочную требуемую площадь сечения верхнего сжатого пояса: (211) мм2. Назначаем размеры сечения верхнего пояса мм2 мм2. Определяем начальный случайный эксцентриситет: ; (212) мм;Расчет нижнего пояса ведем по наибольшему усилию (элемент 3-6) КН, КН. Определим площадь сечения напрягаемой арматуры К-7: ; (221) мм2. Принимаем сечение пояса мм. Определим потери предварительного напряжения в арматуре при коэффициенте точности натяжения . Для определения потерь от быстронатекающей ползучести последовательно определяем: - усилие обжатия с учетом вычисленных потерь: ; (226)Расчет ведем по максимальному растяжению усилия (элемент 2-3) КН, КН. Назначаем размеры сечения стоек . Определим ширину длительного раскрытия трещин , при действии усилия от постоянных и длительных нагрузок: ; (231) мм мм. Принятое сечение стойки по длительному раскрытию трещин удовлетворяет условию. Остальные растянутые раскосы и стойки, для которых усилия меньше, армируем конструктивно 4?8Рассчитаем на отрыв по наклонному сечению AB. Принимаем в опорном узле два каркаса, располагая их у противоположных граней узла. Тогда наклонное сечение AB пересекает стержней. Проверим условие прочности на отрыв: ; (238) Условие выполняется, следовательно, отрыва по линии AB наклонной на угол не произойдет.К узлу 2 примыкает растянутый раскос (2-3). Принимаем в узле два каркаса, располагая их у противоположных граней узла. Тогда по сечению ABC пересекает стержней. К узлу 3 примыкает растянутый раскос (2-3) и растянутая стойка (3-4).

Содержание

1. Исходные данные

2. Компоновка размеров здания

2.1 Компоновка размеров поперечной рамы

2.2 Компоновка размеров в плане

2.3 Компоновка колонн

3. Сбор нагрузок на поперечную раму

3.1 Постоянная нагрузка

3.2 Снеговая нагрузка

3.3 Ветровая нагрузка

3.4 Крановая нагрузка

4. Статический расчет рамы

4.1 Определение геометрических характеристик сечений колонн

4.2 Определение реакций верха колонн от единичного смещения

4.3 Загружение рамы постоянной нагрузкой

4.4 Загружение рамы снеговой нагрузкой

4.5 Загружение рамы крановой нагрузкой

4.5.1 Два крана на крайней колонне

4.5.2 Два крана на средней колонне

4.6 Загружение рамы ветровой нагрузкой

5. Расчет колонны

5.1 Данные для проектирования

5.2 Расчет надкрановой части колонны

5.3 Расчет подкрановой части колонны

5.4 Расчет распорки

5.5 Расчет крановой консоли

6. Конструирование и расчет фундамента под колонну

6.1 Данные для проектирования

6.2 Определение размеров подошвы фундамента

6.3 Проверка краевых давлений под подошвой фундамента

6.4 Расчет фундамента на продавливание

6.5 Расчет арматуры фундамента

6.5.1 Подбор арматуры в направлении длинной стороны подошвы

6.5.2 Подбор арматуры в направлении короткой стороны подошвы

7. Расчет сегментной фермы

7.1 Данные для проектирования

7.2 Определение нагрузок на ферму

7.3 Определение усилий в элементах фермы

7.4 Расчет сечений элементов фермы

7.4.1 Расчет верхнего пояса

7.4.2 Расчет нижнего пояса

7.4.3 Расчет раскосов

7.4.4 Расчет узлов фермы

7.4.4.1 Опорный узел фермы

7.4.4.2 Промежуточные узлы фермы

Список литературы

1. Исходные данные

Место строительства г. Омск.

Пролет L = 36 м.

Шаг рам каркаса В = 12 м.

Отметка головки кранового рельса - 10,2 м.

Длина здания - 72 м.

Количество пролетов -2.

Класс напрягаемой арматуры - АТ - V.

Марка бетона ПН конструкций - 775.

Коэффициент вариации Vb=0,1.

Грузоподъемность крана Q = 15/3 т.

Тип кранового рельса КР-70;

Условное расчетное сопротивление грунта R0=3,25 кгс/см2.

Тип несущего покрытия - ферма - сегментная.

Снеговой район - 3, So= 1,8 (180) КПА (кгс/м2).

Ветровой район - 3 W0=0,38 (38) КПА (кгс/м2).

2. Компоновка размеров здания

Рис.1

2.1 Компоновка размеров поперечной рамы

Высота подкрановой части колонны:

(1)

Высота надкрановой части колонны:

(2)

Высота колонны:

(3)

2.2 Компоновка размеров в плане

Рис.2

2.3 Компоновка колонн

Рис.3

3. Сбор нагрузок на поперечную раму

3.1 Постоянная нагрузка

Постоянная нагрузка от покрытия

Таблица 1

Элемент покрытия Нормативное значение, Н/м2 Расчетное значение, Н/м2

Водоизоляционный ковер. 90 1.3 117

Стяжка. 350 1.3 455

Утеплитель ( h=15см). 400 1.3 520

Пароизоляция. 50 1.3 65

Плита покрытия. 2050 1.1 2255

Ферма 778 1.1 856

Е 3718 4268

Нагрузка на крайнюю колонну:

(4)

Нагрузка на среднюю колонну:

(5)

Эксцентрисетет в надкрановой части нагрузки :

(6)

Эксцентрисетет в подкрановой части нагрузки :

(7)

Момент в надкрановой части от нагрузки :

(8)

Момент в подкрановой части от нагрузки :

(9)

Расчетная нагрузка от веса надкрановой части крайней колонны:

(10)

Расчетная нагрузка от веса надкрановой части средней колонны:

(11)

Эксцентрисетет нагрузки

(12)

Расчетная нагрузка от веса стеновых панелей и остекления участка стены выше крановой консоли:

(13)

Расчетная нагрузка от веса стеновых панелей и остекления участка стены ниже крановой консоли: Эксцентрисетет нагрузки

(14)

Нагрузка от веса подкрановых балок и кранового пути: (15)

Эксцентрисетет нагрузки

Для крайней (16)

Для средней

3.2 Снеговая нагрузка

. (17)

Продольные силы в колонне крайнего ряда от снеговой нагрузки:

(18)

Продольные силы в колонне среднего ряда от снеговой нагрузки:

(19)

3.3 Ветровая нагрузка

(20) на отметке 10,2 метров: (21) на отметке 12,5 метров: ра

Скоростной напор ветра: на отметке 5 м:

(22) на отметке 10 м.:

на отметке 15,2 м.:

на отметке 17,88 м.:

Заменяем скоростной напор переменного по высоте ветра на равномерно распределенный по формуле: (23)

Расчетная нагрузка с наветренной стороны: Расчетная нагрузка с заветренной стороны: Сосредоточенная сила W равна: (24)

3.4 Крановая нагрузка

Данные для крана КР 70: Грузоподъемность: Ширина крана: База крана: Максимальное давление колеса: Масса тележки: Общая масса крана

Определим минимальное давление колеса крана:

(25)

Нормативная тормозная сила от поперечного торможения тележки крана, приходящаяся на одно колесо:

(26)

Определим сумму ординат линий влияния:

Рис.4

(27)

Определим расчетное давление от двух сближенных кранов:

(28)

(29)

Определим расчетную тормозную силу от двух кранов:

(30)

4. Статический расчет рамы

4.1 Определение геометрических характеристик сечений колонн

Определим моменты инерции сечений колонны крайнего ряда: - надкрановая часть: (31)

- подкрановая часть:

(32)

Определим моменты инерции сечений колонны среднего ряда: - надкрановая часть: - подкрановая часть:

Определим коэффициенты вычисления реакций: - для колонн крайнего ряда: (33)

(34)

(35)

(36)

- для колонн среднего ряда:

4.2 Определение реакций верха колонн от единичного смещения

Определим для крайних колонн:

(37)

Определим для средней колонны:

Суммарная реакция верха колонн: (38)

4.3 Загружение рамы постоянной нагрузкой

Реакция колонны среднего ряда: Суммарная реакция верха колонн в основной системе: (42)

Перемещение верха колонн в заданной системе:

(43)

Упругие реакции верха колонн в заданной системе: - для колонн среднего ряда: (44)

Усилия в сечениях колонн средних рядов :

(45)

(46)

(47)

4.4 Загружение рамы снеговой нагрузкой

Реакция колонны среднего ряда: Суммарная реакция верха колонн в основной системе: Перемещение верха колонн в заданной системе: Упругие реакции верха колонн в заданной системе: - для колонн среднего ряда: Усилия в сечениях колонн среднего рядов :

4.5 Загружение рамы крановой нагрузкой

4.5.1 Два крана на крайней колонне

Вертикальные:

(48)

(49)

Реакция верха левой стойки:

(50)

Реакция верха центральной стойки: Суммарная реакция в основной системе:

(60)

Перемещение верха колонн в заданной системе:

(70)

Упругие реакции верха колонн в заданной системе: - для колонны среднего ряда: (71)

Усилия в сечениях колонн среднего ряда :

(72)

(73)

(74)

(75)

Проверка:

(76)

(77)

Горизонтальные:

(78)

Суммарная реакция в основной системе: Перемещение верха колонн в заданной системе:

(79)

Упругие реакции верха колонн в заданной системе: - для колонны среднего ряда:

(80)

Усилия в сечениях колонн среднего ряда :

(81)

(82)

(83)

Проверка:

(84)

4.5.2 Два крана на средней колонне

Вертикальные:

(85)

Реакция верха левой стойки:

(86)

Реакция верха центральной стойки: Суммарная реакция в основной системе:

(87)

Перемещение верха колонн в заданной системе:

(88)

Упругие реакции верха колонн в заданной системе: - для колонны среднего ряда: (89)

Усилия в сечениях колонн среднего ряда :

(90)

(91)

(92)

(93)

Проверка:

(94)

(95)

Горизонтальные:

(96)

Суммарная реакция в основной системе: Перемещение верха колонн в заданной системе:

(97)

Упругие реакции верха колонн в заданной системе: - для колонны среднего ряда:

(98)

Усилия в сечениях колонн среднего рядов :

(99)

(100)

(101)

4.5.3 Четыре крана на средней колонне

Вертикальные:

(102)

(103)

Реакция верха центральной стойки: Перемещение верха колонн в заданной системе: Упругие реакции верха колонн в заданной системе: - для колонны среднего ряда: Усилия в сечениях колонн среднего рядов:

(104)

4.6 Загружение рамы ветровой нагрузкой

Давление ветра слева направо: реакция верха левой стойки:

(105)

Реакция верха средней стойки: Реакция верха правой стойки:

(106)

Суммарная реакция в основной системе: Перемещение верха колонн в заданной системе:

(107)

Упругие реакции верха колонн в заданной системе: - для колонны среднего ряда:

(108)

Усилия в сечениях колонн среднего ряда :

(109)

(110)

Проверка:

(111)

Расчетные усилия

Таблица 2

Расчетные усилия с Mmax

Сечение 1-1

M Q N

(1П 1ВР)(1 22) 0 -14.511 614.56

(1П 2ВР)(1 23 7) 0 -25.33 614.56

(1П 3ВР)(1 22 8 29) 0 -26.15 614.56

(1П 4ВР)(1 22 8 29 17) 0 -27.45 614.56

Сечение 2-2

(1П 1ВР)(1 22) 60.95 -14.511 654.38

(1П 2ВР)(1 23 7) 106,38 -25.33 654.38

(1П 3ВР)(1 22 8 17) 112.21 -26.71 654.38

(1П 4ВР)(1 22 8 17 29) 117.67 -30.44 654.38

Сечение 3-3

(1П 1ВР)(1 6) 57.24 -13.63 694.84

(1П 2ВР)(1 7 31) 51.52 -12.267 1253.94

(1П 3ВР)(1 6 33 29) 62.7 -17.36 1067.54

(1П 4ВР)(1 6 33 29 17) 17 -18.66 1259.6

Сечение 4-4

(1П 1ВР)(1 6) 209.22 -13.63 831.56

(1П 2ВР)(1 7 31) 188.3 -13.63 1390.66

(1П 3ВР)(1 6 32 29) 245.42 -17.36 1328.46

(1П 4ВР)(1 6 32 29 17) 214.3 -18.66 1396.6

Расчетные усилия с Mmin

Сечение 1-1

(1П 1ВР)(1 10) 0 13.63 614.56

(1П 2ВР)(1 11 31) 0 12.267 614.56

(1П 3ВР)(1 10 32 29) 0 17.09 614.56

(1П 4ВР)(1 10 32 29 17) 0 15.79 614.56

Сечение 2-2

(1П 1ВР)(1 10) -57.24 13.63 654.38

(1П 2ВР)(1 11 31) -51.52 12.267 654.38

(1П 3ВР)(1 10 32 29) -62.7 15.99 654.38

(1П 4ВР)(1 10 32 29 17) -57.23 14.69 654.38

Сечение 3-3

(1П 1ВР)(1 22) -221.91 -14.511 694.84

(1П 2ВР)(1 23 15) -258.21 -15.01 1136.48

(1П 3ВР)(1 22 16 13) -317.13 -8.1 1162.89

(1П 4ВР)(1 22 16 13 29) -322.59 -4.37 1162.89

Сечение 4-4

(1П 1ВР)(1 10) -209.22 13.63 831.56

(1П 2ВР)(1 11 23) -242.41 -0.793 1171

(1П 3ВР)(1 10 24 17) -288.44 0.72 1201.42

(1П 4ВР)(1 10 24 17 29) -324.64 4.45 1201.42

Расчетные усилия с Nmax

Сечение 1-1

M Q N

(1П 1ВР)(1 2) 0 0 860.8

(1П 2ВР)(1 3 23) 0 -13.06 835.4

(1П 3ВР)(1 2 24 9) 0 -19.79 860.8

(1П 4ВР)(1 2 24 9 17) 0 -21.02 860.8

Сечение 2-2

(1П 1ВР)(1 2) 0 0 900.62

(1П 2ВР)(1 3 23) 54.86 -13.06 875.98

(1П 3ВР)(1 2 24 9) 83.1 -19.79 900.62

(1П 4ВР)(1 2 24 9 17) 88.57 -21.09 900.62

Сечение 3-3

(1П 1ВР)(1 30) 0 0 1316.02

(1П 2ВР)(1 31 23) -199.72 -13.06 1593.38

(1П 3ВР)(1 30 24 5) -177.53 -11.6 1765.5

(1П 4ВР)(1 30 24 5 17) -223.23 -12.91 1833.62

Сечение 4-4

(1П 1ВР)(1 30) 0 0 1452.74

(1П 2ВР)(1 31 23) -54.11 -13.06 1730.1

(1П 3ВР)(1 30 24 5) -48.1 -11.61 1902.2

(1П 4ВР)(1 30 24 5 17) -79.22 -12.91 1970.4

5. Расчет колонны

5.1 Данные для проектирования

Бетон колонны класса В20 с расчетными характеристиками при коэффициенте условий работы : Rb = 11,5 МПА; Rbt = 0,9 МПА; Eb = 24000 МПА; продольная рабочая арматура класса А-III (Rs = Rsc = 365 МПА; Es = 200000 МПА; ), поперечная класса А-I.

5.2 Расчет надкрановой части колонны