Расчет предварительно напряженной плиты покрытия

Компоновка и проектирование основного варианта конструктивного решения здания

Введение

Одноэтажные производственные здания каркасного типа широко распространены во многих отраслях промышленности и сельского хозяйства. Их основные несущие конструкции: балочно-стоечные поперечные рамы, связанные в продольном направлении фундаментами, обвязочными и подкрановыми балками, плитами перекрытия и другими элементами каркаса. Основные элементы поперечной рамы: фундаменты, колонны и несущие покрытия (ригели, балки, фермы).Поперечная рама воспринимает постоянные нагрузки (вес конструкций каркаса) и временные (крановые, снеговую и ветровую).

В разрабатываемом курсовом проекте рассчитывается железобетонный каркас одноэтажного производственного здания согласно основным принципам расчета, конструирования и компоновки железобетонных конструкций.

Поперечник одноэтажного промышленного здания представляет раму, состоящую из колонн, защемленных в уровне верха фундаментов и шарнирно-связанных по верху двускатными балками.

В данном промышленном здании устройство фонарей не предусматривается—цех оборудован лампами дневного света. Конструктивной схемой предусмотрено наличие мостового кранового оборудования.

Цель курсового проекта— закрепление и углубление знаний полученных в процессе изучения курса «Железобетонные конструкции» и применение практических навыков в области расчета и конструирования несущих конструкций одноэтажного промышленного здания.

Исходные данные на проектирование:

1. Схема рамы: двухпролетная поперечная рама:

2. Пролет L=20 м.

3. Шаг колонн B=8 м.

4. Количество шагов колонн = 9.

5. Высота до головки кранового рельса H^/=10,0 м.

6. Грузоподъемность крана Q=20/5 т.

7. Несущая стропильная конструкция – двускатная балка.

8. Сопротивление грунта R₀=3,0МПа.

9. Район строительства – г. Гомель.

.

Компоновка конструкций схемы здания состоит из выбора сетки колонн, внутренних габаритов здания, выбора конструкции покрытия, разбивки здания на температурные блоки, выбора системы связей для обеспечения пространственной жесткости здания, привязки колонн к разбивочным осям здания и т.п.

В зданиях с мостовыми кранами грузоподъемностью Q=15 т или Q=20 т, шаге колонн 6-8 м и высоте от пола до низа несущей конструкции H<16,2 м применяется нулевая привязка колонн, а при шаге колонн 9-12 м, высоте помещения H≥8,4 м и грузоподъемностью Q≥30 т наружные грани колонн смещаются в наружную сторону от продольных разбивочных осей на 250 мм. Так как в задании на проектирование Q = 20 т., шаг колонн – 8 м, то привязка колонн к координационным осям будет нулевой.(Рисунок 1).

а) б) в)

Рисунок 1 - Привязки колонн к координационным осям.

Геометрические оси средних колонн должны совпадать с продольной разбивочной осью. Геометрические оси торцевых колонн и поперечных температурных швов смещаются с поперечной оси внутрь здания на 500 мм. Геометрические оси средних колонн совпадают с продольными соответствующими осями. Длина температурного блока принимается как для отапливаемого здания – 48 м (рисунок 1, б, рисунок 2).

Расстояние от разбивочной оси ряда до оси подкрановой балки λ=750 мм, так как грузоподъемность кранов Q≤50 т.

Рама решается с жестким сопряжением стоек (колонн) с фундаментами и шарнирным сопряжением стоек с ригелем. При шарнирном соединении возможна независимая типизация ригелей и колонн, так как в этом случае нагрузки, приложенные к одному из элементов, не вызывают изгибающих моментов в другом. Шарнирное соединение ригелей с колоннами упрощает их форму и конструкцию стыка, отвечает требованиям массового заводского производства и, как более экономичное, принято в качестве типового соединения. Шарнирное сопряжение осуществляется при помощи анкерных болтов, выпускаемых из колонн, на которые заводят вырезы опорных листов ригелей с последующей сваркой закладных элементов ригеля и колонны.

Рисунок 2 – Привязка колонн к разбивочным осям.

В качестве ригеля применяем сегментную балку двускатную.

Стойки рамы, принимаем как сплошные колонны. Размеры сечения колонн в надкрановой части назначаем с учетом опирания ригелей на торец колонны. Высота сечения h₁, для средних колонн составляет 600 мм, для крайних колонн 380 мм. Ширина сечения b средних колонн равна 600, а для крайних колонн - 500 мм. Высота сечения подкрановой части h₂ для средних колонн h₂ =900 мм, для крайних - h₂ = 700 мм. (рисунок 3)

Рисунок 3 – Сечение колонн.

Определение размеров колонны по высоте показано на рисунке 4.

Рисунок 4 – Размеры колонны по высоте.

Принимаем высоту до головки подкранового рельса 10 м.

Высота подкрановой части колонны

, (1.1)

где - высота до головки подкранового рельса,

- высота подкрановой балки принимаем (т. к. , а шаг колонн .

- высота подкранового рельса принимаем

- расстояние от уровня пола до обреза фундамента принимаем .

Подставляем необходимые данные в формулу (1.1) и получаем значение высоты подкрановой части колонны:

Н₂ =10000–(1000+120)+ 150=9030 мм.

Принимаем Н₂=9,0 м, что отвечает модулю кратности 0,6 м.

Уточненная отметка головки подкранового рельса

Н‘ =9000+1000+120–150=9970 м.

Определяем высоту надкрановой части колонны

, (1.2)

где - высота мостового крана, принимаем ,

- зазор между краном и стропильной конструкцией, принимаем .

Подставим необходимые данные в формулу (1.2) и получим значение высоты надкрановой части колонны:

Н₁=2400+1000+120+230=3750мм;

.

Глубину заделки колонны принимаем большей из двух значений:

, (1.3)

, (1.4)

где - высота сечения подкрановой части для средних колонн (сквозные колонны), принимаем ; для крайних колонн - ,

- Ширина сечения b средних колонн равна 600, а для крайних колонн - 500 мм.

Подставляем данные в формулы (1.3) и (1.4) и находим численное значение:

,

Принимаем Н₃=0,9 м.

Тогда полная высота колонны равна:

Высота колонны определяется как:

Нп= Н₁+Н₂+Н₃; (1.6)

Найдем численное значение высоты колонны:

Нп= 3,75+9,0+0,9=13,65 м.

Рисунок 5-Конструктивная схема поперечной рамы.

Фундаменты под колонны устраиваются железобетонные стаканного типа. Верх стакана фундамента располагается на глубине 150 ммниже отметки чистого пола. Отметка низа фундамента регламентируется конструктивными требованиями и районом строительства.

Система связей служит для обеспечения пространственной жесткости здания, т.е. его способности сопротивляться воздействию горизонтальных нагрузок (ветровых и крановых).

Рисунок 6 – Система связей.

а) вертикальные связи (по колоннам и по стропильным конструкциям);б) горизонтальные связи (по нижнему и верхнему поясу стропильныхконструкций; в) связи фонаря.1 – вертикальные связи по колоннам; 2 – то же по стропильным конструкциям; 3 – распорки; 4 – горизонтальные связевые фермы по нижнему поясу; 5 – то же по верхнему; 6 – распорки по коньку; 7 – го­ризонтальные связи по фонарю; 8 – то же вертикальные.

Пространственная жесткость здания в поперечном направлении обеспечивается расчетом и конструкцией поперечной рамы, т.к. устройство специальных связей препятствовало бы технологическому процессу. Поэтому жесткость здания в поперечном направлении обеспечивается защемлением колонн в фундаментах и достаточной изгибной жесткостью колонны (сечение колонны развито в поперечном направлении).

Пространственная жесткость в продольном направлении обеспечивается установкой вертикальных и горизонтальных связей и распорками из стального проката (рисунок 5).

Вертикальные связи устанавливают:

- по продольным рядам колонн в середине температурного блока на высоту от пола до низа подкрановых балок. По конструкции они могут быть: крестовые (одно или двухъярусные) и портальные (по внутренним рядам колонн). При такой конструкции необходимость в расчете продольной рамы отпадает.

- по стропильным конструкциям в торцах температурного блока. Они выполняются в виде вертикальных связевых ферм с крестовой решеткой, их связывают железобетонными или стальными распорками по верху колонн.

Горизонтальные связи.

Устойчивость сжатого пояса ригеля из его плоскости обеспечивается плитами покрытия. При наличии фонарей сжатый пояс имеет свободную длину, равную ширине фонаря. Для исключения потери его устойчивости из плоскости по коньку устраивают распорки, которые в край­них пролетах температурного блока крепят к горизонтальным стальным фермам. При достаточно больших высотах и пролетах здания на уровне низа стропильных конструкций или на уровне крановых путей устанавливают горизонтальные связи в виде ферм из стальных уголков в торцах блока.

Материалы плиты бетон С³⁰/₃₇ (т. к. плита меньше 12 м.), в качестве напрягаемой арматуры применена арматура класса S800, ненапрягаемая арматура полки S500,поперечного ребра – S500, конструктивная арматура класса S240,поперечная арматура принята - S240. Плита имеет размеры в плане 8,0х2,0 м.

Рисунок 7 – Общий вид ребристой плиты.

Таблица 1 – Нормативные и расчетные нагрузки на покрытия.

Вид нагрузки	Нормативная нагрузка кН/м^2	Коэффициент безопасности по нагрузке	Расчетная нагрузка кН/м^2
Постоянная от веса конструкций покрытия и кровли:		1,35
-рулонное покрытие	0,15	0,2
-цементно-песчаная стяжка δ=20мм; ρ = 1800 кг/м^3	0,36	0,49
-утеплитель-пенопласт ρ = 50 кг/м^3; δ = 120 мм.	0,06	0,081
-пароизоляция	0,05	0,0675
-ребристые плиты (hred = 65 мм, ρ = 2500 кг/м^3)	1,63	2,2005
Всего от постоянной нагрузки:	2,25		3,04
Временная нагрузка от снега:	1,6	1,5	2,4
- длительная	0,48	0,72
- кратковременная	1,12	1,64
Полная нагрузка:	3,85		5,44
- постоянная и длительная	2,73	3,76
- кратковременная	1,12	1,64

Определим расчетные и нормативные нагрузки на 1 м. плиты с учетом коэффициента надежности .

(2.1)

где – нагрузка на плиты;

– ширина плиты, .

Расчетные нагрузки на 1 м.п плиты:

постоянная:

,

полная:

.

Нормативные нагрузки на 1 м.п плиты:

постоянная:

,

постоянная и длительная:

,

полная:

.

Дата добавления: 2015-06-28