567

72 Н577

СИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ

А.Я. НЕУСТРОЕВ

ОДНОЭТАЖНОЕ ПРОМЫШЛЕННОЕ ЗДАНИЕ С ПРИМЕНЕНИЕМ СБОРНЫХ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ

Методические указания к выполнению курсового проекта

НОВОСИБИРСК 2011

ВВЕДЕНИЕ

Одноэтажные каркасные здания широко применяются в промышленном строительстве [1]. Конструктивной и технологическойособенностьюодноэтажныхпромышленныхзданийявляется оборудование их различными транспортными средствами (для перемещения материалов и изделий) в виде мостовых кранов, которые перемещаются по специальным путям, опертым на колонны, или же в виде подвесных кранов, подвешенным к элементам покрытия. Возможны также не связанные с каркасом здания напольные краны: при их использовании достигается универсальность в планировке здания и облегчается модернизация технологического процесса.

Одноэтажные промышленные здания чаще всего выполняют каркасными из сборного железобетона. Каркас воспринимает действующие на здание нагрузки: вертикальные (вес покрытия и снега, нагрузки от мостовых кранов или подвесного оборудования) и горизонтальные (усилия от торможения кранов, давления ветра,сейсмическихвоздействий ит.д.).Каркас собираютиз отдельных элементов по стоечно-балочной схеме, которая состоит из фундаментов, стоек (колонн), ригелей, подкрановых балок, плит покрытия и связей жесткости. В поперечном направлении колонны устанавливают на расстоянии L, называемом пролетом, а в продольном — на расстоянии Ш, называемом шагом колонн. В зависимости от объемно-планировочного решения величину пролета L принимают от 6 до 30 м, величину шага колонн Ш — 6 или 12 м.

Конструкции, перекрывающиепролет, называются стропильными (балки, фермы). На них опираются ребристые плиты покрытия, номинальный пролет которых равен шагу стропильных конструкций. Существует и другой тип покрытия, когда

3

пролет L перекрывают панелями с номинальными размерами в плане 3 18 или 3 24 м (их называют «плитами на пролет»). При этом панели опираются на балки или фермы, ориентированные в продольном направлении (их называют продольными или подстропильными конструкциями) и имеющие пролет Ш.

Каркас должен быть жестким, т.е. иметь достаточную пространственную жесткость в поперечном и продольном направлениях. Поперечную жесткость обеспечивают поперечные рамы, состоящие из жестко защемленных в фундаментах колонн и шарнирноопертыхнанихригелей. Рольригелейрамвыполняют стропильные конструкции или «плиты на пролет». В последнем случае опорные закладные детали продольных конструкций должны быть надежно приварены к закладным деталям колонн, чтобы предотвратить опрокидывание продольных конструкций.

Продольную жесткость каркаса обеспечивают продольные рамы, которые состоят из тех же стоек (колонн), жестко защемленных в фундаментах, и шарнирно опертых ригелей (ребристых плит покрытия и продольных конструкций или только продольных конструкций). Стропильные конструкции должны быть предохранены от опрокидывания, что обеспечивается приваркой их опорных закладных деталей к закладным деталям колонн, а при высоте на опоре более 900 мм — установкой дополнительных вертикальных связей по торцам стропильных конструкций.

Жесткость продольных рам меньше жесткости поперечных рам, потому что моменты инерции сечений колонн в продольном направлении меньше, чем в поперечном. Поэтому при высоте здания (от поладо низастропильныхконструкций) H>9,6 мбез кранов и при любой высоте H с мостовыми кранами между колоннами устанавливают продольные вертикальные связи.

Межколонные связи располагаютвсередине деформационного блока в пределах высоты подкрановой части колонн. Крестовые связи обычно устанавливают при шаге колонн 6 м, портальные — при шаге колонн 12 м.

Здания делят на температурные отсеки (блоки), длина которых определяется расчетом и зависит от сезонного перепада температур. Длину блока одноэтажного отапливаемого здания без расчета можно назначить не более 72 м.

4

Жесткость каркаса повышают приваркой плит покрытия не менее чем в трех точках к нижележащим конструкциям через закладные детали. Три точки закрепления образуют вершины геометрическинеизменяемойфигуры(треугольника),т.е. создают жесткую горизонтальную связь, а все плиты в совокупности создают горизонтальный жесткий диск, который обеспечивает совместную работу поперечных и продольных рам. С этой же целью зазоры между плитами замоноличивают бетоном.

1. ЗАДАЧИ КУРСОВОГО ПРОЕКТА, УСЛОВИЯ И ОБЪЕМ РАБОТЫ

Целью курсового проекта является подбор по типовым проектам несущих конструкций каркаса одноэтажного промышленного здания и проектирование сегментной фермы, колонны крайнего рядаи столбчатого фундамента под нее согласно требованиям норм проектирования [2, 3, 4, 5].

Исходными данными для проектирования (которые приведены в бланке задания) являются размеры здания в плане по наружным осям (ширина — l; длина — b); расстояния между продольными L и поперечными Ш координационными осями здания; высота H от отметки чистого пола до низа стропильных конструкций (сегментных ферм); грузоподъемность опорных мостовых кранов Q; место строительства; расчетное сопротивление грунта основания R0 и особые требования (класс напрягаемой арматуры для предварительно напряженной стропильной конструкции (фермы) и плиты покрытия; класс бетона и т.д.).

Курсовой проект состоит из пояснительной записки и комплекта рабочих чертежей (КЖ и КЖ.И).

Пояснительная записка включает в себя подбор несущих конструкций (плит покрытия, сегментных ферм, колонн и подкрановыхбалок),статическийрасчетпоперечнойрамынаПЭВМ, расчеты (выполненные вручную) фермы, колонны крайнего ряда и столбчатого фундаментапод нее. Пояснительную записку необходимо иллюстрировать схемами и эскизами, формулы должны быть записаны в общем виде с последующей подстановкой числовых значений. Материалы расчетно-пояснительной записки должны быть изложены грамотно, четко, сжато.

5

Графическая частькурсового проектасостоит изсхемы расположения фундаментов, колонн, подкрановых балок, стропильных фермиплитпокрытия, поперечногоипродольногоразрезов здания с узлами сопряжения конструкций (КЖ) и рабочих чертежей (опалубочных, арматурных, арматурных и закладных изделий) фермы, колонны крайнего ряда и столбчатого фундаментапод нее (КЖ.И). Чертежи сопровождаются спецификациями. Все чертежи следует выполнять на ПЭВМ с учетом требований Системы проектной документации для строительства — СПДС [6, 7].

Состав, структура и оформление курсового проекта должны соответствовать требованиям СТО СГУПС 1.01С.02–2006 [8].

2.КОМПОНОВКА КАРКАСА ЗДАНИЯ

Вкурсовом проекте рассматривается каркас одноэтажного промышленного здания, состоящего из поперечных рам, образованных защемленными в фундаментах колоннами и шарнирно опирающимися наколонны стропильными фермами. В продольном направлении рамысвязаныподкрановыми балками,жесткими дисками покрытия и стальными связями.

2.1. Подбор плит покрытия

Типовые железобетонные плиты покрытий имеют номинальные размеры 1,5 6, 3 6, 1,5 12 и 3 12 м. В курсовом проекте подбираются плиты шириной 3 м.

Плиты воспринимают нагрузку от собственного веса, кровли, снега и передают ее на стропильные конструкции (фермы).

Снеговая нагрузка sg, коэффициенты надежности по нагрузкеf и коэффициент надежности по ответственности здания n принимаются согласно СНиП 2.01.07–85* Нагрузки и воздействия [2].

Коэффициенты надежностипо нагрузке f для весастроительных конструкций по таблице 1 [2] принимаются равными:

1)для веса железобетонных конструкций — 1,1;

2)для изоляционных, выравнивающих и отделочных слоев, выполняемых:

а) в заводских условиях — 1,2; б) на строительной площадке — 1,3.

6

Коэффициент надежности по ответственности здания n принимается по приложению 7* [2] в зависимости от уровня ответственности здания. В курсовом проекте разрешается приниматьn = 1, поэтому в дальнейшем он не указывается.

Полное расчетное значение снеговой нагрузки s на горизонтальную проекцию покрытия следует определять по формуле

s = sg ,

где sg — расчетное значение веса снегового покрова на 1 м2 горизонтальнойповерхностиземли,который необходимо принимать в зависимости от снегового района Российской Федерации (карта 1 обязательного приложения [2]) по данным таблицы 4* [2]; — коэффициент перехода от веса снегового покрова земли к снеговой нагрузке на покрытие, принимаемый в соответствии с обязательным приложением 3* [2] в зависимости от профиля покрытия. В курсовом проекте разрешается принимать = 1,0.

Нормативное значение снеговой нагрузки sn следует определять умножением расчетного значения на коэффициент 0,7

(sn = s∙0,7).

Сбор нагрузок, действующих на конструкцию, обычно представляют в виде таблицы. Сбор нагрузок на плиту покрытия приведен в табл. 2.1.

Примечание. Звездочкой (*) помечена рекомендуемая толщина утеплителя(приведена в табл. 2.2) в зависимости от места строительства.

7

Таблица 2.2

Рекомендуемая толщина утеплителя (плиты минераловатные повышенной жесткости на органофосфатном связующем)

Примечание. Для районов строительства, не указанных в таблице, толщину утеплителя следует принимать по наиболее близко расположенному пункту.

Марку типовой плиты выбирают сопоставлением расчетных q

инормативных qn нагрузок из табл. 2.1 с соответствующими несущими способностями, приведенными в табл. 2.3 или 2.4 для нормальных условий эксплуатации и при определенном классе напрягаемой арматуры. При этом несущие способности по табл.

2.3 или 2.4 должны быть больше q и qn из табл. 2.1.

Марка плиты записывается в виде 1 ПГ — 4т, где 1 — номер типоразмера; ПГ — буквенный индекс типа плиты (в данном случае плита без проема в полке); 4 — порядковый номер плиты в зависимости от ее несущей способности в данном типоразмере; т — плита из тяжелого бетона.

Типовые ребристые плиты размером 3 6 м разработаны в серии1.465-7. Плитыимеют П-образноесечение высотой300 мм, поперечные ребра расположены через 1000 мм, толщина полки — 30 мм.

Рабочие чертежи типовых ребристых плит размером 3 12 м разработаны в серии 1.465-3. Плиты изготавливают трех типоразмеров. Они имеют П-образное сечение высотой 455 и 460 мм

итолщину полки 30 и 35 мм соответственно. Поперечные ребра расположены через 1500 мм в первом типоразмере и через 1000 мм — во втором и третьем типоразмерах.

Параметрыплит покрытияразмерами 3 6и 3 12м приведены в табл. 2.5.

По марке плиты из табл. 2.5 выписывают конструктивные

размеры, расход бетона и массу плиты mпл.

Плиты изготавливают из тяжелого бетона классов В25…В50.

8

9

Окончание табл. 2.4

2.2. Подбор ферм

Железобетонные предварительно напряженные фермы пролетами 18 и 24 м сегментного очертания предназначены для покрытий одноэтажных зданий с рулонной кровлей [9]. Рабочие чертежи ферм содержатся в серии ПК-01-129/78 [10].

Марку фермы выбирают сопоставлением полной расчетной нагрузки q (в том числе снег s) по табл. 2.6 с соответствующими нагрузками(несущимиспособностями),приведеннымивтабл. 2.7,

10