Проектирование колонн и стропильных балок одноэтажного производственного здания
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; δпан=300 мм
(принять).
2. Определение
расчетных нагрузок и параметров
Постоянные нагрузки
·
от покрытия Fп
Fп = ,
где gк=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 γf = 1,1 – коэффициент надежности по нагрузке;
γ = 25 кН/м3
– объемный вес железобетона
·
от стен и
остекления (бз эксцентриситета)
,
где В – шаг колонн, м;
gст, gост – расчетные нагрузки от веса 1 м2 стеновых панелей и оконных
блоков, навешанных на надкрановую или подкрановую части колонны (табл. 5)
hст, hост – высота панелей и остекления, м;
·
от массы
подкрановой балки с рельсом (бз эксцентриситета)
Fпб = 41,2 кН
Временные нагрузки
·
от снега СНиП 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
до
|
5 м
|
0,75
|
10 м
|
1
|
20 м
|
1,25
|
40 м
|
1,5
|
|
|
|
|
|
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:
WН =
Wотс. =
где с = 0,8 – с
наветренной и с = 0,6 – с заветренной сторон
γf = 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*HB;
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",
аВ= 50 мм – при вк= 40 см от покрытия
МI =
МII =
NI = NII=Fп=110,1 кН
От стен, собственного
веса, подкрановых балок
МI = МII =0
NI =
NII =
От постоянной нагрузки
суммарная
МI =∑ МI=2.34+0=2,34кН*м
МII =∑ МII=-3,44+0=-3,44кН*м
NI =∑ NI=110,1+45,08=155,18 кН
NII =∑ NII=110,1+477,18=587,28 кН
Временная нагрузка
Снеговая Fсн – изгибающие усилия от покрытия умножаются на
коэффициент
Fсн / Fп =64,8/110,1=0,59
МI =2,34*0,59=1,38 кН*м
NI = NII=Fсн=64,8 кН
МII =-3,44*0,59=-2,03 кН*м
Крановая вертикальная Dmax ; (y = 1*Hн ,)
ан = "привязка"
+ 750 – hн/2=0+850-1200/2=250мм
ан = 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
,
;
Стойка А
|
Стойка Б
|
NI = 0
NII =Dmax=287 кН
|
NI = 0
NII =Dmin=59,6 кН
|
Крановая горизонтальная ТА, ТБ
K3=0,775 [3, тб.16.3]
Стойка А
|
Стойка Б
|
NI = 0
NII =0
|
NI = 0
NII =0
|
Ветровая (слева)
K7=0,363 [3, тб.16.7]
;
;
;
;
;
Стойка А
|
Стойка Б
|
NI = 0
NII =0
|
NI = 0
NII =0
|
4. Проектирование стоек
Материал
Бетон В25
γв2 = 1,1
(табл. 15 [1])
Rв =14,5МПа*1,1=15,95МПа (табл. 13 [1]
с учетом γв2)
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
σSR=Rs=365МПа
σSc,U=400 МПа, т.к. γв2
>1,0
Надкрановая часть (армирование симметричное)
Исходные данные
|
Нв
|
370
|
см
|
hв
|
40
|
см
|
вк
|
40
|
см
|
J
|
213333
|
см4
|
lo
|
2,5Нв=925
|
см
|
i
|
0,289hв=11,56
|
см
|
Если λ=lo/I=925/11,56=80 >14, то учитываем выгиб колонны
Определение
зависимости "Ncr – As"
,
если
и φр = 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
Показатели
|
Сочетание усилий
|
Мmax=23,06
кНм
|
Мmin=-49,13
кНм
|
N=220 кН
|
N=155,18 кН
|
1.
|
М , Нсм
|
2306000
|
-4913000
|
2.
|
N , Н
|
220000
|
155180
|
3.
|
, см
|
10,48
|
31,66
|
4.
|
Мдл , Нсм
|
234000
|
234000
|
5.
|
Nдл , Н
|
155180
|
155180
|
6.
|
|
0,5-0,01*925/40-
0,01*15,95=0,11
|
0,5-0,01*925/40-
0,01*15,95=0,11
|
7.
|
, (п.
3.6)
|
|
|
Принимаем δе
|
0,26
|
0,79
|
8.
|
|
|
|
9.
|
|
|
|
10.
|
где β = 1 (т.36)
|
|
|
11.
|
|
|
|
12.
|
|
|
|
13.
|
|
29321,3(41,08+(Аs+A’s))
|
29321,3(25,85+(Аs+A’s))
|
1) АSmin= А’Smin =μminвкho=0,002*40*34=2,72 см2
2) АSmin= А’Smin =4,02 см2
( 2 Ø16)
Принимаем по наибольшему n, Ø с ASmin = A’Smin =4,02 см2
(2Ø16)
Конструктивный расчет
по наиневыгоднейшему сочетанию (армирование симметричное)
Таблица 2
Показатели
|
Вычисления по сочетанию
|
М=-4913000Нсм;
|
Nсоотв= 155180Н.
|
1.
|
|
|
|
|
|
2.
|
Принимаем АS1 = A’S1= АSMIN
|
4,02см2
|
3.
|
Ncr (табл. 1)
Astot = AS1+ A’S1=4,02+4,02=8,04 см2
|
Ncr=29321,3,(25,85+
8,04)=993699
Н
|
4.
|
(ф. 19)
|
|
5.
|
,см
|
|
6.
|
|
|
7.
|
Т.к. АS2≤АS1 , то АS = A’S= 4,02 см2 2О16
|
Проверка прочности по
другому, сочетанию, армирование АS = A’S=4,02см2
(табл. 2)
Таблица 3
Показатели
|
Вычисления
|
|
М=2306000 Н*см
|
|
N=220000 Н
|
|
1.
|
x = ξho (см)
|
|
|
2.
|
Ncr (табл. 1 и 2), Н
|
1440262
|
|
3.
|
|
|
|
|
4.
|
|
|
|
5.
|
N·e (ф. 36 п. 3.20)
|
|
|
6.
|
|
|
|
7.
|
Если п.5 ≤ п.6, то прочность обеспечена
|
5385600<11114956
Прочность обеспечена
|
|
Подкрановая часть
Исходные данные
|
Нн=
|
1805
|
см
|
hн=
|
120
|
см
|
вк=
|
40
|
см
|
J=
|
5760000
|
см4
|
lo=
|
2707,5
|
см (табл.32)
|
i=
|
34,68
|
см
|
λ=lo/i=2707,5/34,68=78 >14,
то учитываем выгиб
колонны.
1)АSmin= А’Smin =μminвкho=0,002*40*114=9,12 см2
2) АSmin= А’Smin 4,02 , см2 ( 2
Ø16)
Принимаем по наибольшему n, Ø с ASmin = A’Smin =9,82 см2
(2Ø25)
Таблица 4
Показатели
|
Сочетание усилий
|
Мmax=594,2
кНм
|
Мmin=-596,08
кНм
|
N=587,28 кН
|
N=652,08 кН
|
1.
|
М , Нсм
|
59420000
|
-59608000
|
2.
|
N , Н
|
587280
|
652080
|
3.
|
, см
|
|
|
4.
|
Мдл , Нсм
|
-344000
|
-34000
|
5.
|
Nдл , Н
|
587280
|
587280
|
6.
|
|
0,5-0,01*2707,5/120-
0,01*15,95=0,11
|
0,5-0,01*2707,5/120-
0,01*15,95=0,11
|
7.
|
, (п.
3.6)
|
|
|
Принимаем δе
|
0,84
|
0,76
|
8.
|
|
|
|
9.
|
|
|
|
10.
|
б где β = 1 (т.36)
|
|
|
11.
|
|
|
|
12.
|
|
|
|
13.
|
|
50916,7(31,61+(Аs+A’s))
|
50916,7(45,36+(Аs+A’s))
|
Страницы: 1, 2
|