- •Оренбургский государственный университет
- •1 Компоновка поперечной рамы и определение нагрузок
- •1.1 Компоновка поперечной рамы
- •1.2 Определение постоянных и временных нагрузок
- •2 Проектирование стропильной конструкции
- •2.1 Расчетный пролет, нагрузки, усилия
- •2.2 Расчет элементов нижнего пояса фермы.
- •2.3 Расчет трещиностойкости нижнего пояса фермы.
- •2.4 Расчет прочности наклонного сечения нижнего пояса.
- •2.5 Расчет элементов верхнего пояса.
- •2.6 Расчет стоек фермы по прочности.
- •3 Статический расчет поперечной рамы
- •3.1 Вычисление геометрических характеристик сечений колонн
- •3.2 Определение реакций верха колонн рамы-блока от единичного смещения.
- •3.2.1 Загружение рамы – блока постоянной нагрузкой.
- •3.2.3 Загружение рамы – блока крановой нагрузкой.
- •3.2.4 Загружение рамы – блока ветровой нагрузкой.
- •4 Проектирование внецентренно сжатой колонны
- •4.1 Определение расчетных комбинаций усилий и продольного армирования для заданного сечения
- •4.2. Расчет надкрановой части колонны
- •4.3. Расчет подкрановой части колонны.
- •4.4. Расчет крановой консоли
- •4.5. Проверка трещиностойкости и прочности колонны в стадиях подъма, транспортирования и монтажа
- •5. Расчет и конструирование монолитного внецентренно нагруженного фундамента под колонну
- •5.1. Данные для проектирования
- •5.2. Определение размеров подошвы фундамента и краевых давлений
- •5.3. Определение конфигурации фундамента и проверка нижней ступени.
- •5.4. Подбор арматуры подошвы
- •5.5. Расчет подколонника и его стаканной части
1 Компоновка поперечной рамы и определение нагрузок
1.1 Компоновка поперечной рамы
Компоновка поперечной рамы производится в соответствии с требованиями типизации конструктивных схем одноэтажных промышленных зданий.
Находим высоту надкрановой части колонн:
– подкрановой балки 1,2 м (по приложению XII /5/);
– кранового пути 0,15 м;
– минимальный габарит приближения крана к стропильной конструкции 0,1 м;
– высота моста крана грузоподъемностью 32/5 т (прил.XV /5/).
Соответственно высота надкрановой части колонны:
.
С учетом унификации размеров колонн серии 1.424.1-5 (приложение V /5/) принимаем .
Высота подкрановой части колонны определяем по заданной высоте до низа стропильной конструкции 10.80 м, и отметки обреза фундамента -0,15 м:
.
Расстояние от верха колонны до уровня головки подкранового рельса:
.
Для назначения размеров сечений колонн по условию предельной гибкости вычисляем их расчетные длины в соответствии с требованиями таблицы 32 /1/.
Таблица 1 – Расчетные длины колонн
-
Часть
колонны
При расчете в плоскости
поперечной рамы
В перпендикулярном направлении
при учете нагрузок от крана
без учета нагрузок от крана
Подкрановая
Надкрановая
Подкрановой части ;
Надкрановой части .
С учетом требований унификации для мостовых кранов грузоподъемностью 35/5 т принимаем поперечное сечение колонн в надкрановой части 400600 по ГОСТ 25628-90.
Высоту сечения подкрановой части, в соответствии с рекомендациями, назначаем в пределах:
.
Для колонн крайних и среднего рядов сечение подкрановой части назначаю 400700 по ГОСТ 25628-90.
В соответствии с таблицей габаритов колонн (приложение V /5/) и назначенными размерами поперечных сечений принимаем для колонн крайнего ряда по осям А и В номер типа опалубки 4, а для колонн среднего ряда по оси Б – 9.
Стропильную конструкцию по заданию принимаем в виде сегментной безраскосной фермы с номером типа опалубочной формы 3(объем бетона 4,7 м3).
По приложению XI /5/ назначаем тип плит покрытия размером 312 м (номер опалубочной формы 4, высота ребра 455 мм, приведенная толщина с учетом заливки швов 89,7 мм).
Толщина кровли согласно приложению XIII /5/ cоставляет 160 мм.
По заданию проектируем наружные стены из сборных навесных панелей. В соответствии с приложением XIV /5/ принимаем панели из бетона на пористом заполнителе марки по плотности D800 толщиной 200 мм.
Размеры остекления (сплошного ленточного) назначаем по приложению XIV/5/ с учетом грузоподъемности мостовых кранов – 2400 мм.
Результаты компоновки приведены на рисунке 1.
Рисунок 1 – Поперечная рама
1.2 Определение постоянных и временных нагрузок
1.2.1 Постоянные нагрузки
Распределенные по поверхности нагрузки от веса конструкции покрытия заданного типа приведены в таблице 2.
Таблица 2 – Постоянные нагрузки на 1 кв.м. покрытия
Элемент покрытия |
|
|
|
1. Слой гравия, втопленного в битум |
16 |
1,3 |
19,2 |
2. Четырехслойный рубероидный ковер
|
12 |
1,3 |
14,4 |
3. Цементная стяжка |
45 |
1,3 |
54 |
4. Пенобетон |
37 |
1,3 |
44,4 |
4. Обмазочная пароизоляция |
5 |
1,3 |
6 |
6. Ребристые плиты покрытия размером 312 м с учетом заливки швов |
150 |
1,1 |
165 |
7. Сегментная безраскосная ферма (, пролет 24 м, шаг рам 12 м, бетон легкий) |
23,1 |
1,1 |
25,4 |
Итого: |
328,4 |
Расчетные нагрузка от 1 погонного метра покрытия.
- класс ответственности I.
Нормативная нагрузка от 1 стеновых панелей из ячеистого бетона марки по плотностиD800 составит .
Нормативная нагрузка от 1 остекления(приложениеXIV /5/)
Расчетные нагрузки от стен и остекления:
На участке 10,2 м – 12,6 м:
На участке 6,0 м – 10,2 м:
На участке 0,0 м – 6,0 м:
Расчетные нагрузки от собственного веса колонн из тяжелого бетона
:
На 2 колонны по оси А:
покрытия и фермы и эксцентриситет относительно геометрической оси надкрановой части колонн:
;
надкрановая часть ферм и эксцентриситет относительно геометрической оси подкрановой части колонн:
подкрановая часть с консолью:
;
стеновые панели и эксцентриситет относительно геометрической оси подкрановой части колонн:
подкрановые балки, крановый путь и эксцентриситет относительно геометрической оси подкрановой части колонн:
На колонну по оси Б:
покрытия и фермы:
;
подстропильные фермы:
надкрановая часть:
подкрановая часть с консолью:
;
подкрановые балки и крановый путь:
1.2.2 Временные нагрузки
Снеговую нагрузку для расчета поперечной рамы принимаем равномерно распределенной по всем пролетам здания.
Для заданного III района строительства ( г. Братск ) по /7/ определяем расчетное значение снеговой нагрузки .
Расчетная нагрузка на 1 м ригеля рамы с учетом класса ответственности здания I будет равна:
.
Длительно действующая часть снеговой нагрузки согласно п. 1.7 /3/ составит:
.
1.2.3 Крановые нагрузки
По приложению XV /5/ находим габариты и нагрузки от мостовых кранов грузоподъемностью :
ширина крана ; база крана;
нормативное максимальное давление колеса крана на подкрановый рельс
;
масса тележки ; общая масса крана.
Нормативное минимальное давление одного колеса крана на подкрановый рельс (при 4 колесах):
.
Нормативная горизонтальная нагрузка на одно колесо крана, направленное поперек кранового пути и вызываемое торможением тележки, при гибком подвесе груза будет равна:
.
Расчетные крановые нагрузки вычисляю с учетом коэффициента надежности по нагрузке согласно п. 4.8 /3/.
Расчетные нагрузки от двух сближенных кранов определяем по линиям влияния (рисунок 2) без учета коэффициента сочетания .
Максимальное давление на колонну:
,
где – сумма ординат линии влияния,
Минимальное давление на колонну:
.
Тормозная поперечная нагрузка на колонну:
.
Рисунок 2 – Линии влияния давления на колонну и установка крановой
нагрузки в невыгодное положение
1.2.4 Ветровая нагрузка
Братск расположен в II ветровом районе по скоростному напору ветра. Согласно п. 6.4 /7/ нормативное значение ветрового давления равно .
Для заданного типа местности С с учетом коэффициента k из таблицы 6 /7/ получаем следующее значение ветрового давления по высоте здания:
- на высоте до 5 м ;
- на высоте 10 м ;
- на высоте 20 м .
Рисунок 3 – Эпюра ветрового давления
Согласно рисунку 3, вычислим значения нормативного давления на отметках верха колонн и покрытия:
- на отметке 10,8:
;
- на отметке 14,26:
.
Переменный по высоте скоростной напор ветра заменяю равномерно распределенной нагрузкой эквивалентной по моменту заделки консольной балки длиной 14,4 м.
.
Для определения ветрового давления с учетом габаритов здания нахожу по приложению 4 /3/ аэродинамические коэффициенты и.
Тогда с учетом коэффициента надежности по нагрузке и шага колонн 12 м получаем:
расчетная равномерно распределенная нагрузка на колонну рамы с наветренной стороны:
;
то же с подветренной стороны:
;
расчетная сосредоточенная ветровая нагрузка от давления ветра на ограждающие конструкции выше отметки 10,8 м:
.