МТИ — Проектирование железобетонных конструкций одноэтажного промышленного здания

Образовательная автономная некоммерческая организация

высшего образования

 

«МОСКОВСКИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ»

Факультет «Строительства и техносферной безопасности»

Направление подготовки 08.03.01 «Строительство»

 

 

 

 

 

Курсовая работа

 

 

 

По дисциплине:	Железобетонные и каменные конструкции

 

На тему:	Проектирование железобетонных конструкций одноэтажного
	промышленного здания
	(тема работы)

 

 

 

 

 

 

Обучающийся группы _______

 

ФИО____________________

 

________________________

 

 

 

 

 

Москва 20

 

Содержание
Исходные данные
1. Компоновка поперечной рамы
1.1 Определение нагрузок на раму
1.2 Определение усилий в колоннах рамы
2. Расчет прочности колонны по оси А
3. Расчет монолитного внецентренно нагруженного фундамента под колонну
4. Проектирование строительной сегментной фермы
4.1 Общие положения
4.2 Данные для проектирования
4.3 Определение нагрузок на ферму
4.4 Определение усилий в элементах фермы
4.5 Проектирование сечений элементов ферм
Список литературы

Исходные данные

Шифр 59И

Требуется рассчитать и сконструировать сборные несущие железобетонные конструкции одноэтажного однопролетного каркасного промышленного здания, оборудованного двумя электрическими мостовыми кранами среднего режима работы.

Схема несущей конструкции покрытия 4 –железобетонная ферма с параллельными поясами

 

Пролет здания  м.

Шаг колонн  м.

Расчетная снеговая нагрузка Н/м²

Класс бетона ненапрягаемых конструкций  15

Класс бетона напрягаемых конструкций 25

Расчетное сопротивление грунта основания  МПа

Грузоподъемность крана  т

Расстояние от нулевой отметки до верха рельса  м

Нормативная ветровая нагрузка  Н/м²

 

Здание отапливаемое. Кровля рулонная, плотность утеплителя 400 кг/м³, толщина 10 см.

 

1. Компоновка поперечной рамы

Колонны – ступенчатые сплошные, прямоугольного сечения. Подкрановые балки пролетом 12 м, высотой 1,4 м. Высота кранового рельса 0,15 м. Наружные стены здания – из навесных панелей толщиной 30 см.

Высота надкрановой части колонны м, где  для крана 20/4 т равно 2,4 м по прил.1 в зависимости от грузоподъемности крана.

Высота подкрановой части колонны

м.

м. Принимаем м и м, при этом полная высота колонны до заделки в фундамент м, а высота колонны от нулевой отметки пола до низа стропильной конструкции равна 12 м, что отвечает модулю кратности 1,2.

Сечение надкрановой части колонны принимаем 60х50 см. Высота сечения подкрановой части принимаем 80 см; = 50 см.

Привязка колонн к разбивочным осям – нулевая.

 

1.1 Определение нагрузок на раму

А. Постоянные нагрузки

1. Нагрузки от покрытия

Таблица 1

Нагрузка	Нормативная нагрузка, Н/м²	Коэффициент надежности по нагрузке,	Расчетная нагрузка, Н/м²
Рулонный ковер Асфальтовая стяжка толщиной см Плитный утеплитель Обмазочная пароизоляция Железобетонные ребристые плиты покрытия 3х12 м	150 350   400 50 1800	1,3 1,3   1,2 1,3 1,1	195 455   480 65 1980
Итого	2750		3175

Принято для расчета 3180 Н/м².

Нагрузка от фермы покрытия с параллельными поясами пролетом 18 м – 60 кН (см. табл.5).

Расчетная нагрузка на колонну от покрытия с учетом коэффициента надежности по назначению здания .

кН.

Нагрузка от покрытия приложена на уровне опирания стропильной фермы по вертикали, проходящей по оси анкерных болтов на расстоянии 150 мм от разбивочной оси. Расстояние от линии действия нагрузки до геометрической оси надкрановой части колонны  м (рис.3).

Таблица 4

Определение усилий на крайнюю колонну

№п.п.	Нагрузки	номер загружения	Коэффициент сочетания	II-II		III-III		IV-IV
				M	N	M	N	M	N	Q
1	Постоянная	1		34,81	393,3	-45,91	702,6	71,97	782,0	-15,51
2	Снеговая	2	1	3,42	153,9	-11,97	153,9	19,45	153,9	-4,13
		3	0,9	3,08	138,51	-10,77	138,51	17,50	138,51	-3,72
3	Крановая (Mmax  на левой колонне)	4	1	-135,73	0	203,97	566,2	-22,75	566,17	29,83
		5	0,9	-122,16	0	183,57	509,55	-20,47	509,55	26,85
4	Крановая (Mmax  на правой  колонне)	6	1	-52,63	0	25,76	130,7	-62,15	130,65	11,57
		7	0,9	-47,37	0	23,19	117,59	-55,93	117,59	10,41
5	Крановая Н на левой колонне	8	1	30,61	0	30,61	0	-16,14	0	6,15
		9	0,9	27,55	0	27,55	0	-14,53	0	5,54
6	Крановая Н на правой колонне	10	1	7,26	0	7,26	0	19,40	0	1,60
		11	0,9	6,54	0	6,54	0	17,46	0	1,44
7	Ветровая слева	12	1	110,36	0	110,36	0	521,16	0	-72,69
		13	0,9	99,32	0	99,32	0	469,04	0	-65,42
8	Ветровая справа	14	1	-127,85	0	-127,85	0	-482,94	0	58,37
		15	0,9	-115,07	0	-115,07	0	-434,65	0	52,53
Основное сочетание нагрузок с учетом крановых и ветровой		Mmax Nсоотв Qсоотв		1, 3, 13		1, 5, 9, 13		1, 3, 5, 9, 13
				137,21	531,79	264,54	1212,17	552,57	1430,10	-52,27
		Mmin Nсоотв Qсоотв		1, 5, 9, 15		1, 3, 15		1, 7, 9, 15
				-229,96	393,28	-171,75	841,13	-433,14	899,63	52,97
		Nmax Mсоотв Qсоотв		1, 3, 13		1, 3, 5, 9, 13		1, 3, 5, 9, 13
				137,21	531,79	253,76	1350,68	523,51	1430,10	-52,27
То же, без учета крановых и ветровой				1, 2		1, 2		1, 2
				38,23	547,18	-57,88	856,52	91,42	935,94	-19,64

 

 

 

2. Расчет прочности колонны по оси А

 

Необходимое количество арматуры со стороны сжатой и растянутой зон вычисляется по усилиям для сочетаний  и соответствующие , , и  и соответствующие , . Окончательно принимаем большую величину .

Данные для расчета сечений.

Бетон тяжелый В15, подвергнутый тепловой обработке при атмосферном давлении, МПа;  МПа. Арматура класса А-400,  мм,  МПа,  МПа.

 

Расчет арматуры в надкрановой части колонны на уровне верха консоли (сечение II-II)

Сечение колонны  см при  см, полезная высота сечения  см.

Комбинация расчетных усилий (см. в табл.2).

Первая комбинация   ;  кН.

Вторая комбинация   ;  кН.

Третья такая же, как первая.

Усилия от продолжительного действия нагрузки (загружение №1 табл.2)   ;  кН.

Расчетная длина надкрановой части колонны при учете крановой нагрузки  м. Гибкость , где  см.

Следовательно, необходимо учесть влияние прогиба элемента на величину эксцентриситета продольной силы.

1. Расчет на первую комбинацию усилий: ; кН;  м  см.

Окончательно принимаем в сечении надкрановой части колонны у наружной грани 3ø16А-400, у внутренней 3ø16А-400; в сечении подкрановой части колонны у наружной грани 3ø18А-400, у внутренней грани по 3ø28А-400.

Армирование колонны см. в чертежах А-1.

Спецификация арматуры в чертежах А-1.

3. Расчет монолитного внецентренно нагруженного фундамента под колонну

 

Глубину заложения подошвы принимаем из условия промерзания грунта равной  м. Обрез фундамента на отметке  -0,15 м. Расчетное сопротивление грунта основания  МПа = 220 кПа; средний удельный вес материала фундамента и грунта на нем  кН/м³. Бетон фундамента тяжелый класса В12,5 с расчетными характеристиками при ;  МПа;  МПа. Под фундаментом предусматривается бетонная подготовка толщиной 100 мм из бетона класса В3,5.

 

Определение нагрузок и усилий

На фундамент в уровне его обреза (сечение IV-IV) передаются от колонны следующие усилия , , :

расчетные при :  кН·м;  кН;  кН;

нормативные при :  кН·м;

кН;   кН,

где  — усредненный коэффициент надежности по нагрузке.

Расчетная нагрузка от веса части стены ниже отметки , передающаяся на фундамент:  кН; нормативная нагрузка  кН. Эксцентриситет приложения нагрузки  от стены  мм  м, тогда изгибающий момент от веса стены относительно оси фундамента:

при         кН·м;

при         кН·м.

Расчетная схема усилий для фундамента показана на рис.8.

Принимаем 6ø14А-400 (  мм²) у граней подколонника, перпендикулярных плоскости изгиба. У смежных граней, параллельных плоскости изгиба, принимаем стержни минимально допустимого диаметра с шагом не более 400 мм, т.е. по 3ø10А-400. Поперечную арматуру стакана принимаем конструктивно ø8А-240 (  мм²).

Армирование фундамента вынесено на лист А-1.

4. Проектирование строительной фермы с параллельными поясами

4.1 Общие положения

Статический расчет сегментной фермы выполняем статический расчет по упрощенной схеме:

— панели покрытия принимаем шириной 3 м с передачей нагрузки в виде сосредоточенных сил, прикладываемых к узлам верхнего пояса, что исключает влияние местного изгиба. Массу панелей принимаем согласно приложения 21 [13].

— значения снеговой нагрузки принимаются по нормам в зависимости от района строительства.

Выделяем два случая: случай, когда длительно действует снеговая нагрузка относительно малой интенсивности и случай, когда кратковременно действует полная снеговая нагрузка. Для здания без фонарей снеговая нагрузка рассматривается как равномерно распределенная с загружением ½ и всего пролета фермы.

В железобетонных фермах сопряжение отдельных элементов выполняются как жесткие. В следствии этого при взаимном смещении при повороте узлов в элементах фермы возникают изгибающие элементы. Установлено, что влияние жесткости узлов на величину продольных сил на величину прогибов фермы несущественно и может не учитываться, т.е. вычисление продольных сил и прогибов может вестись по шарнирной схеме.

 

4.2 Данные для проектирования

Ферма проектируется предварительно напряженной на пролет 18 м, при шаге ферм 12 м. геометрическая схема фермы показана на рис. 20

Ферма изготавливается из бетона В25:

Напрягаемая арматура нижнего пояса из семипроволочных канатов К1400 (К-7) ф15 мм с напряжением на упоры:

Таблица 7

Усилия в элементах фермы

Элементы фермы	Усилия от постоянной нагрузки		Усилия от длительного действия снеговой нагрузки		Усилия от кратковременного действия снеговой нагрузки		Суммарное опасное кратковременное усилие		Суммарное опасное длительное усилие
	Fn.1=103,55 кН	Fl=119,04 кН	Fn.2=25,65 кН	F2=34,02 кН	Fn.3=51,3 кН	F3=71,82 кН	Nn.кр	Nкр	Nn.l	Nl
Н1	278,8	320,5	69,1	91,6	138,1	193,4	416,9	513,9	207,2	285,0
Н2	518,7	596,3	128,5	170,4	257,0	359,8	775,7	956,1	385,5	530,2
Р1	-341,4	-392,4	-84,6	-112,2	-150,3	-210,5	-491,7	-602,9	-234,9	-322,6
Р2	213,0	214,2	52,8	70,0	105,5	147,7	318,5	361,9	158,3	217,7
Р3	-76,3	-87,7	-96,8	-128,4	92,3	129,2	16,0	41,6	-4,5	0,8
			77,9	103,4	155,9	218,2	79,6	130,5
С-1	-72,5	-83,3	-18,0	-23,8	-35,9	-50,3	-108,4	-133,6	-53,9	-74,1
В1	-24,0	-27,6	-5,9	-7,9	-8,5	-16,7	-32,5	-44,3	-14,5	-24,5
В2	-445,0	-511,6	-110,2	-146,2	-148,4	-308,7	-593,4	-820,2	-258,6	-454,9
В3	-461,1	-530,1	-228,5	-151,5	-152,8	-319,8	-614,0	-850,0	-381,3	-471,3

Список литературы
1. ГОСТ Р 21.101-2020 «Система проектной документации для строительства». Утвержден и введен в действие Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 23 июня 2020 г. N 282-ст взамен ГОСТ Р 21.1101-2013
2. СП 20.13330.2016 «Нагрузки и воздействия». Зарегистрирован Федеральным агентством по техническому регулированию и метрологии (Росстандарт). Пересмотр СП 20.13330.2011 «СНиП 2.01.07-85* Нагрузки и воздействия».
3. СП 63.13330.2018 «Бетонные и железобетонные конструкции». ЗАРЕГИСТРИРОВАН Федеральным агентством по техническому регулированию и метрологии (Росстандарт). Пересмотр СП 63.13330.2012.
4. Бай, В. Ф. Железобетонные конструкции одноэтажного промышленного здания: учебно-методическое пособие / В. Ф. Бай, В. А. Демин. — Тюмень: Тюменский индустриальный университет, 2019. — 97 c. — Текст: электронный // Электронно-библиотечная система IPR BOOKS: [сайт]. — URL: https://www.iprbookshop.ru/101411.html.
5. Варламова, Т. В. Проектирование элементов железобетонных конструкций: учебное пособие / Т. В. Варламова. — Саратов: Саратовский государственный технический университет имени Ю.А. Гагарина, ЭБС АСВ, 2017. — 88 c. — ISBN 978-5-7433-3116-1. — Текст: электронный // Электронно-библиотечная система IPR BOOKS: [сайт]. — URL: https://www.iprbookshop.ru/76504.html
6. «Расчет и конструирование железобетонных элементов одноэтажного промздания» (для студентов специальности 8.03.01). Ч.1: практикум / составители В. М. Левин [и др.]. — Макеевка: Донбасская национальная академия строительства и архитектуры, ЭБС АСВ, 2020. — 115 c. — Текст: электронный // Электронно-библиотечная система IPR BOOKS: [сайт]. — URL: https://www.iprbookshop.ru/93872.html.