Проектирование и расчеты одноэтажного промышленного здания (144322)

Посмотреть архив целиком

25



1. КОМПОНОВКА ПОПЕРЕЧНОЙ РАМЫ


1.1 Общие данные


Требуется рассчитать и законструировать основные несущие железобетонные конструкции одноэтажного промышленного здания.

Здание отапливаемое, двухпролетное (рис. 1, а). Район строительства г. Липецк, местность типа В. Здание состоит из трёх температурных блоков длиной 54+54+54м. (рис. 1,б). Пролеты здания - 21 м, шаг колонн - 6 м. Покрытие здания – тёплое. Плиты покрытия железобетонные размером 3х6 м. Стропильные конструкции - железобетонные сегментные фермы пролетом 21 м. Устройство светоаэрационных фонарей не предусматривается, цех оснащен лампами дневного света.

Каждый пролет здания оборудован двумя мостовыми кранами с группой работы 5К и грузоподъемностью 20/5 т. Отметка верха кранового рельса 9,2 м, высота кранового рельса 150 мм (тип КР-70).

Подкрановые балки разрезные железобетонные, предварительно напряженные, высотой 1,0 м.

Наружные стены – панельные: нижняя панель самонесущая, выше – навесные.

Для обеспечения пространственной жесткости здания в продольном направлении предусмотрены стальные вертикальные связи по колоннам крестового типа. Место установки связей – середина температурного блока в пределах одного шага колонн на высоту от пола до низа подкрановых балок (рис. 1,б).

Жесткость здания в поперечном направлении обеспечивается защемлением колонн в фундаментах и размерами сечений колонн, назначенными в соответствии с рекомендациями гл.XII [9].

Жесткость диска покрытия в горизонтальной плоскости создается крупноразмерными железобетонными плитами покрытия, приваренными не менее чем в 3-х точках к стропильным конструкциям. Швы между плитами должны быть замоноличены бетоном класса не менее В10.


1.2 Геометрия и размеры колонн


Расстояние от пола до головки подкранового рельса . Высота надкрановой части ступенчатой колонны определяется из условия:


(Hкр - из прил.15)


Высота подкрановой части колонн:


.


Полная высота колонны при минимальном значении


.


Тогда габаритный размер здания , что не

кратно модулю 0,6 м. Условию кратности размера H=12,0 м отвечает высота

надкрановой части

,

при которой


. (рис.1,а).


а)


б)


Рис. 1. Монтажная схема здания разрез (а), план (б).


привязка колонн.

0 мм – шаг, т, .

250 мм – если одно из трех условий не выполнено. В данном случае грузоподъемность , что не превышает допустимые 30т, значит, привязка к оси будет равна 0 мм.


Типы колонн

Размер сечений колонн:

-крайних: в подкрановой части - для кранов грузоподъёмностью 20т. Тогда . Принимаем (кратно 100 мм). Т.к. >1,0м, то колонну принимаем двухветвевой (рис. 2).

В надкрановой части (рис. 3):



где:

- привязка кранового пути к разбивочной оси;

- привязка осей крайних колонн к разбивочным осям;

- расстояние от оси кранового рельса до торца крана (прил. 15);

- минимально допустимый зазор между торцом крана и гранью колонны.

Принимаем - из условия опирания стропильных конструкций.

Ширина колонны «b» принимается большей из трёх значений, кратной 100 мм:

- для шага колонн 6м . (b 50 см – для шага колонн 12 м.).

Принимаем .

-средних : (900 мм.)

- из условия опирания стропильных конструкций.

;

;

.


Окончательно принимаем ширину средних колонн (рис. 2).

Размеры сечений ветвей двухветвенных колонн (в плоскости рамы) примем равными для крайних колонн

а) б)

Рис. 2. Размеры колонн


Рис. 3. К назначению высоты сечения верхней части колонны


1.3 Определение нагрузок на раму


Постоянные нагрузки


Таблица 1

Нагрузка от веса покрытия

Элементы покрытия

Источник

Нормативная нагрузка, Па

Коэфф.

надежности по нагрузке,

Расчетная нагрузка, Па

Рулонный ковер


100

1,3

130

Цементно- песчаная стяжка


630

1,3

819

Плитный утеплитель


360

1,2

432

Пароизоляция


50

1,3

65

Железобетонные ребристые плиты покрытия размером в плане 3х6 м

Приложение

21

1570

1,1

1727

Итого: g


2710


3173


Расчетное опорное давление фермы:

- от покрытия;кН;

- от фермы. кН.

где:

1,1 - коэффициент надежности по нагрузке ;

68 кН - вес фермы (прил. 21).

Расчетная нагрузка на крайнюю колонну от веса покрытия с учетом коэффициента надежности по назначению здания :

кН;

на среднюю:

кН.

Здание состоит из трех температурных блоков длинной 54 м. Наружные панельные стены до отметки 7,2 м самонесущие, выше – навесные.

Расчетная нагрузка от веса стеновых панелей и остекления на участке между отметками 7,2 ….. 10,2 м ( - высота панелей, - высота остекления):



На участке между отметками 10,2 ….. 13,2 м. (рис. 4,а):


.


а)


б)

Рис. 4. Схема расположения стенового ограждения (а);


Линия влияния опорного давления подкрановых балок на колонну (б).

Расчетная нагрузка от веса подкрановых балок и кранового пути.

Вес подкрановой балки пролетом 6м – 42 кН (прил. 21),а кранового пути

1,5 кН/м. Следовательно, расчетная нагрузка на колонну:


.


Расчетная нагрузка от веса колонн

Крайние колонны:

- надкрановая часть


;


- подкрановая часть


.


Средние колонны:

- надкрановая часть


;


- подкрановая часть


.


Временные нагрузки.

Снеговая нагрузка. Район строительства – г. Липецк, относящийся к III району по весу снегового покрова, для которого (см. прил. 16). Расчетная снеговая нагрузка при :

- на крайние колонны;кН;

- на средние колонны кН.

Крановая нагрузка. Вес поднимаемого груза . Пролет крана

21-2•0,75=19,5 м. Согласно прил. 15 база крана М=5600 мм, расстояние между колесами К=4400 мм, вес тележки Gn=60 кН, Fn,max=155 кН, Fn,min=64 кН. Расчетное максимальное давление колеса крана при :


кН; кН.


Расчетная поперечная тормозная сила на одно колесо:


.


Вертикальная крановая нагрузка на колонны от двух сближенных кранов с коэффициентом сочетаний :


кН;

кН.

где:


сумма ординат линий влияния давления двух подкрановых балок на колонну (рис. 4,б).

Вертикальная нагрузка от четырех кранов на среднюю колонну с коэффициентом сочетаний равна:

кН;

на крайние колонны: кН;

Горизонтальная крановая нагрузка от 2-х кранов при поперечном торможении:


.

Горизонтальная сила поперечного торможения приложена к колонне на уровне верха подкрановой балки на отметке 9,05 м. Относительное расстояние по вертикали от верха колонны до точки приложения тормозной силы : Н=12,00-8,05=3,95 :

- для крайних колонн ;

- для средних колонн .

Ветровая нагрузка. г. Липецк расположен в III районе по ветровому давлению, для которого Н/м2 (прил. 17). Для местности типа В коэффициент , учитывающий изменение ветрового давления по высоте здания равен (прил. 18):

на высоте 5 м---0,5;

то же 10 м ------0,65;

то же 20 м ------0,85;

то же 40 м -----1,1;

На высоте 12,0 м в соответствии с линейной интерполяцией (рис. 5):



На уровне парапета (отм. 13,2м.):


.


На уровне верха покрытия (отм. 14,90м.):



Переменное по высоте ветровое давление заменим равномерно распределенным, эквивалентным по моменту в заделке консольной стойки длиной 12,0 м:


.


При условии и значение аэродинамического коэффициента для наружных стен согласно приложения 4 [1] принято:

- с наветренной стороны , с подветренной (здесь и L соответственно длина и ширина здания). Расчетная равномерно распределенная ветровая нагрузка на колонны до отметки Н=12,0 м при коэффициенте надежности по нагрузке :

- с наветренной стороны


;


- с подветренной стороны


.


Расчетная сосредоточенная ветровая нагрузка между отметками 12,0м и 14,9м:



Рис. 5. Распределение ветровой нагрузки по высоте здания.


2. СТАТИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ПОПЕРЕЧНОЙ РАМЫ


Расчет рамы может выполняться одним из методов строительной механики, причем для сложных рам общего вида – с помощью ЭВМ.

Между тем, в большинстве одноэтажных промышленных зданий ригели располагаются на одном уровне, а их изгибная жесткость в своей плоскости значительно превосходит жесткость колонн и поэтому может быть принята равной EJ=Ґ. В этом случае наиболее просто расчет рам производится методом перемещений. Основную систему получим введением связи, препятствующей горизонтальному смещению верха колонн (рис.7.а.).

Определение усилий в стойках рамы производим в следующем порядке:

  • по заданным в п.1.2. размерам сечений колонн определяем их жесткость как для бетонных сечений в предположении упругой работы материала;

  • верхним концам колонн даем смещения и по формуле приложения 20 находим реакцию каждой колонны и рамы в целом


где n – число колонн поперечной рамы;


  • по формулам приложения 20 определяем реакции верхних опор стоек рамы в основной системе метода перемещений и суммарную реакцию в уровне верха колонн для каждого вида нагружения;

  • для каждого из нагружений (постоянная, снеговая, ветровая, комплекс крановых нагрузок) составляем каноническое уравнение метода перемещений, выражающее равенство нулю усилий во введенной (фиктивной) связи


, (2.1)


и находим значение ; здесь – коэффициент, учитывающий пространственную работу каркаса здания.

При действии на температурный блок постоянной, снеговой и ветровой нагрузок все рамы одинаково вовлекаются в работу, пространственный характер деформирования не проявляется и поэтому принимают . Крановая же нагрузка приложена лишь к нескольким рамам блока, но благодаря жесткому диску покрытия в работу включаются все остальные рамы. Именно в этом и проявляется пространственная работа блока рам. Величина для случая действия на раму крановой (локально приложенной) нагрузки может быть найдена по приближенной формуле:


, (2.2)

где:

общее число поперечников в температурном блоке;

расстояние от оси симметрии блока до каждого из поперечников, a– то же для второй от торца блока поперечной рамы (наиболее нагруженной);

коэффициент, учитывающий податливость соединений плит покрытия; для сборных покрытий может быть принят равным 0,7;

=1, если в пролете имеется только 1 кран, в противном случае =0,7;

для каждой стойки при данном нагружении вычисляем упругую реакцию в уровне верха:


(2.3)


определяем изгибающие моменты M, продольную N и поперечную Q силы в каждой колонне как в консольной стойке от действия упругой реакции и внешних нагрузок.

Для подбора сечений колонн определяем наибольшие возможные усилия в четырех сечениях: I-I – сечение у верха колонны; II-II – сечение непосредственно выше подкрановой консоли; III-III – то же – ниже подкрановой консоли; IV-IV – сечение в заделке колонны.


Случайные файлы

Файл
163848.rtf
15053.rtf
30930-1.rtf
29729.rtf
130112.rtf