Расчет одноэтажного пром здания

Введение 

    Одноэтажные здания широко применяются в промышленности. Выполняются они, как правило, каркасными из сборных железобетонных конструкций  и во многих случаях оборудуются  мостовыми и подвесными кранами  значительной грузоподъемности, создающими большие усилия в несущих элементах  здания.

    Курсовой  проект предусматривает расчет и конструирование  основных несущих  железобетонных конструкций одноэтажного промышленного задания.

    Пространственный  каркас здания условно разделяют  на поперечные и продольные рамы.

    Поперечная рама состоит из колонн, жестко соединенных с фундаментом, и ригелей. В качестве ригелей покрытия применяют балки, фермы или арки. Ригели соединяются с колоннами шарнирно. В этом случае достигается независимая типизация ригелей и колонн и пространства этажа. Поперечная рама воспринимает нагрузку от массы покрытия и других конструкций здания, а так же снеговые,  ветровые и крановые нагрузки. Конструкция поперечной рамы должна обеспечивать пространственную жесткость здания в поперечном направлении.

    В продольную раму входит ряд колонн, а так же горизонтальные конструкции  покрытия, подкрановые балки, связи.

    Продольные  рамы воспринимают нагрузку, действующую  в продольном направлении (ветровую, действующую на торец здания; крановую от продольного торможения крана). Продольная рама должна обеспечивать жесткость здания в продольном направлении.

    При разработке проекта необходимо решить следующие вопросы:

- выполнить компоновку конструктивной схемы здания;

- выполнить статистический расчет поперечной рамы здания;

- рассчитать и законструировать колонну здания;

- выполнить расчет и конструирование основной несущей конструкции покрытия (балка);

- рассчитать фундамент под одну из колонн здания. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1. Компоновка конструктивной  схемы здания 

    В курсовом проекте необходимо запроектировать конструкции одноэтажного трехпролетного промышленного здания. Сетка колонн одноэтажного промышленного здания принимается по заданию, .

    Привязка  крайних колонн к продольным координационным  осям составляет 250 мм, так как шаг колонн 12 м. Привязка колонн в торце здания и у температурного шва к поперечным координационным осям 500 мм.

    Высота  внутреннего помещения здания определяется технологическими условиями и назначается  исходя из заданной отметки верха  подкранового рельса . Высота колонны в нижней части от обреза фундамента до верха подкрановой консоли определяется по формуле:

    ;

- высота подкрановой  балки, ;

- высота рельса, ;

- толщина конструкции  пола,

    Высота  колонны от консоли до низа конструкции  покрытия определяется по формуле:

    ;

- зазор, необходимый  для нормальной  работы крана,  мм.

    Полная  расчетная высота колонны:

    .

    Высота  здания:

    .  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    В курсовом проекте принимаем безпрогонную схему покрытия с поперечным расположением ригелей. В качестве основной несущей конструкции принята двускатная стропильная балка пролетом 12 м. Балки устанавливают на колонны с шагом 12 м. Плиты покрытия - железобетонные ребристые с предварительно напряженной арматурой, размером 3×12 м.

    Здание  длиной 96 м разделено поперечным температурно-усадочным швом на 2 блока длиной 48 м каждый. Температурно-усадочный шов выполняется на спаренных колоннах с доведением шва да обреза фундамента.

    По  продольным рядам колонн в средних  пролетах температурных блоков устанавливают вертикальные портальные связи из стального проката. Они устраиваются на высоту от пола здания до низа подкрановых балок и привариваются к закладным деталям колонн. По верху колонны связывают распорками. Так как высота ригелей на опорах не превышает 800 мм и имеется жесткое опорное ребро, вертикальные связевые фермы покрытия не устанавливаются.

    Поперечное  сечение крайних колонн назначаем  сплошным прямоугольным.

    Высота  сечения в надкрановой части назначается из условия размещения кранового оборудования и зависит от привязки. При привязке крайних колонн к продольным координационным осям 250 мм имеем:

    ;

     - расстояние от  оси кранового  рельса до края  моста, зависит  от грузоподъемности  крана, принимается  по ГОСТам на  кран; для крана  с грузоподъемностью 15/3 т ;

    0,07 м - необходимый зазор между краем моста и колонной для нормальной эксплуатации крана.

    Принимаем .

    Высота  сечения подкрановой части сплошных колонн определяется условиями прочности и пространственной жесткости здания:

    .

    Принимаем .

    Ширина  сечения колонны по требованиям  жесткости:

    ;

    .

    Принимаем .

    Поперечное  сечение средних колонн назначаем  сплошным.

    Высота  сечения в надкрановой части средних колонн назначают с учетом опирания двух ригелей непосредственно на торец колонны. Принимаем .

    Высота  сечения подкрановой части сплошных колонн определяется условиями прочности  и пространственной жесткости здания:

    .

    Принимаем .

    Ширина  сечения колонны по требованиям  жесткости:

    ;

    .

    Принимаем . 

    

                             

Рис. 3. Принятые размеры крайней колонны. 

                            

Рис. 4. Принятые размеры средней колонны. 
 
 

2. Расчет поперечной  рамы здания 

2.1. Сбор нагрузки на поперечную раму

    1. Постоянная нагрузка.

    1.1 Постоянная нагрузка от покрытия.

    Нагрузка передается на колонну как опорное давление ригеля.

    Расчетное опорное давление балки на крайнюю колонну:

     

    ;

     - расчетная нагрузка от веса кровли и плит покрытия, ;

     - нормативная нагрузка  от балки (по справочным данным), ;

     - шаг колонн, ;

     - пролет здания, ;

     - коэффициент надежности  по нагрузке, ;

     - коэффициент надежности  по назначению  здания, .

    Расчетная нагрузка от веса покрытия на среднюю  колонну:

    ;

    1.2. Расчетная нагрузка от веса  стеновых панелей и остекления.

    Нагрузка  от верхнего участка стены выше уровня подкрановой консоли передается на уровне подкрановой консоли:

     

    ;

 и - нормативная нагрузка от веса 1 м² стеновых панелей и оконных блоков соответственно, , ;

  и  - суммарная высота стеновых панелей и оконных блоков соответственно, , .

    1.3. Расчетная нагрузка от веса  подкрановых балок и кранового  пути.

    ;

- нормативная нагрузка от веса подкрановой балки, ;

- нормативная нагрузка  от веса кранового  пути, .

    1.4. Расчетная нагрузка от веса  колонн.

    Надкрановая часть крайней колонны:

    ;

- средняя плотность тяжелого конструкционного бетона, .

    Подкрановая часть крайней колонны:

    ;

    Надкрановая часть средней колонны:

    ;

    Подкрановая часть крайней колонны:

    ;

    Нагрузки  действуют на крайние колонны  с эксцентриситетом.

Рис. 5. К определению изгибающих моментов действующих на колонну.

    Нагрузка  действует на крайние колонны с эксцентриситетом равным:

    .

    На  уровне сопряжения арки с колонной возникает изгибающий момент :

    .

    На  уровне подкрановой консоли возникает  изгибающий момент от сил и :

    .

    .

    .

     - величина, зависящая от грузоподъемности  и пролета крана.

    На  средние колонны нагрузка действует  симметрично, изгибающий момент равен  нулю.

    2. Временная нагрузка.

    2.1. Снеговая нагрузка.

    Временная нагрузка зависит от географического  района строительства и профиля  кровли. Она передается на колонну  как вертикальное опорное давление ригеля и подсчитывается по той же грузовой площади, что и нагрузка от массы покрытия. Расчетная снеговая нагрузка на покрытие определяется по формуле:

    .

     - расчетное значение  веса снегового  покрова на 1 м² горизонтальной поверхности, для II снегового района ;

     - коэффициент перехода от веса  снегового покрова горизонтальной  поверхности к снеговой нагрузке  на покрытие, в учебном курсовом  проекте принимаем .

    Расчетная снеговая нагрузка на крайнюю колонну:

    .

    Момент  от снеговой нагрузки:

    . 

    На  среднюю колонну действует сила: