 |
Определение усилий в стойках
|
|
|
|
Министерство образования Российской Федерации
Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия
(СибАДИ)
Кафедра "Строительные конструкции"
Пояснительная записка к курсовому проекту:
Проектирование колонн и стропильных балок одноэтажного производственного здания
Омск-2010
Содержание
1. Компоновка поперечника
2. Определение расчетных нагрузок и параметров
3. Определение усилий в стойках
4. Проектирование стоек
5. Расчет сборной железобетонной предварительно-напряженной двутавровой балки покрытия
Компоновка поперечника
Поперечная рама состоит из колонн, заделанных в фундамент и стропильной конструкции, свободно опирающейся на колонны.
Определяем размеры колонны
Высота надкрановой части:
, м
где Нкр - крановый габарит здания.
(0,15+hпб) – высота подкрановой балки с рельсом, м
Высота подкрановой части колонн от верха фундамента:
,
где
Н1=Нг.р.+0,15,
где 0,15 – глубина заложения верха фундамента,
,
,
– (кратна модулю 0,6 м для стеновых панелей).
Определяем размеры поперечного сечения колонны
Привязка колонн к разбивочным осям
"0" - при шаге колонн 6 м и кранах с G ≤ 30 тс;
Размеры сечений
bк = 400 мм – при шаге колонн 6 м;
hв = 400 мм – при "0" привязке и кранах G < 20 тс;
с округлением в меньшую сторону с модулем 50 мм.
Глубина заделки колонны в стакан фундамента равна наибольшему из 1,5 bк или hн, и получаем отметку (-) (Нзад. + 0,15)=1,2+0,15=1,35.
Расстояние от оси кранового пути до внутренней грани подкрановой части колонны поверху: к< 250 мм при В = 6 м;
При ("привязка" + 750 + к)=0+750+250=1000мм < hн=1200мм, значит
|
|
|
(750+100)+(250+100)=1200мм
Конструирование стен
модуль 0,6 м; высота стеновых панелей и блоков остекления 1,2 м и 1,8 м; δпан=300 мм (принять).
Определение расчетных нагрузок и параметров
Постоянные нагрузки
· от покрытия F п
Fп = 
,
где gк=1 кН/м2+1,5 кН/м2=2,5 кН/м2 – расчетная нагрузка от веса 1 м2 кровли и плит покрытия;
В=6м – шаг колонн, м;
L=12м – пролет рамы, м;
Qp=40,2тс- ориентировочный вес стропильной конструкции, кН;
· от собственной массы (бз эксцентриситета)
где γf = 1,1 – коэффициент надежности по нагрузке;
γ = 25 кН/м3 – объемный вес железобетона
· от стен и остекления (бз эксцентриситета)
,
где В – шаг колонн, м;
gст, gост – расчетные нагрузки от веса 1 м2 стеновых панелей и оконных блоков, навешанных на надкрановую или подкрановую части колонны (табл. 5)
hст, hост – высота панелей и остекления, м;
· от массы подкрановой балки с рельсом (бз эксцентриситета)
Fпб = 41,2 кН
Временные нагрузки
· от снега СНиП 2.01.07-85 (5 раздел)
Fсн = 
,
где Sg =1,8 кН/м2 снеговая нагрузка в зависимости от района строительства; μ = 1, Fсн прикладывается так же как и Fп.
· от крана СНиП 2.01.07-85 (4 раздел)
вертикальная
Dmax=287 кН, Dmin=59,6 кН.
горизонтальная
Т=10,3 кН
· ветровая СНиП 2.01.07-85 (6 раздел, п. 6.3)
Wmi =Wо*k,
где Wо – 0,3 кН/м2
k - табл. 6(СНиП 2.01.07-85)
Фактическая ветровая эпюра приводится к эквивалентной по моменту в защемлении с ординатой
| до | 5 м | 0,75 | ||
| 10 м | 1 | |||
| 20 м | 1,25 | |||
| 40 м | 1,5 | |||
Wm5=W0*k=0,3*0,75=0,225 кН/м2
Wm10=W0*k=0,3*0,71=0,3 кН/м2
Wm20=W0*k=0,3*1,25=0,375 кН/м2
Wm21.6=W0*k=0,3*1,27=0,381 кН/м2
Wm23.4=W0*k=0,3*1,29=0,387 кН/м2
на высоте Н:
;
Сосредоточенная сила в уровне верха колонны:
WН = 
Wотс. = 
где с = 0,8 – с наветренной и с = 0,6 – с заветренной сторон
γf = 1,4 – коэффициент надежности по нагрузке;
Равномерно распределенная погонная нагрузка:
|
|
|
Расчетная схема (статически неопределимая)
Ригель считается абсолютно жестким.
Основная система метода перемещений (одно неизвестное).
Определение усилий в стойках
;
Постоянной – нагрузка от собственного веса, стен и подкрановых балок – приложена по оси колонны.
От покрытия Fп (симметричное воздействие)
y=0*HB;
Сила Fп приложена на расстоянии 150 мм от разбивочной оси, поэтому эксцентриситет приложения силы относительно оси надкрановой части колонны:
e = hн/2 – hв/2=1,2/2-0,4/2=0,4м;
Rв← (+); →(-);
K1=2,152,K1=1,314 [3, тб.16.1]
при привязке "0", аВ= 50 мм – при вк= 40 см от покрытия
МI = 
МII = 
NI = NII=Fп=110,1 кН
От стен, собственного веса, подкрановых балок
МI = МII =0
NI = 
NII = 
От постоянной нагрузки суммарная
МI =∑ МI=2.34+0=2,34кН*м
МII =∑ МII=-3,44+0=-3,44кН*м
NI =∑ NI=110,1+45,08=155,18 кН
NII =∑ NII=110,1+477,18=587,28 кН
Временная нагрузка
Снеговая Fсн – изгибающие усилия от покрытия умножаются на коэффициент
Fсн / Fп =64,8/110,1=0,59
МI =2,34*0,59=1,38 кН*м
NI = NII=Fсн=64,8 кН
МII =-3,44*0,59=-2,03 кН*м
Крановая вертикальная Dmax; (y = 1*Hн ,)
ан = "привязка" + 750 – hн/2=0+850-1200/2=250мм
ан = hн/2 - "привязка" - 750=1200/2-0-850=-250мм
K2=1,304 [3,тб.16.2]
- со своими знаками,
R11 – реакция в дополнительной связи от перемещения
,
;
| Стойка А | Стойка Б |
NI = 0
NII =Dmax=287 кН
| 
NI = 0
NII =Dmin=59,6 кН
|
Крановая горизонтальная ТА, ТБ
K3=0,775 [3, тб.16.3]
| Стойка А | Стойка Б |
NI = 0
NII =0
| 
NI = 0
NII =0
|
Ветровая (слева)
K7=0,363 [3, тб.16.7]
;
;
;
;
;
| Стойка А | Стойка Б |
NI = 0
NII =0
| 
NI = 0
NII =0
|
Проектирование стоек
Материал
Бетон В25
γв2 = 1,1 (табл. 15 [1])
Rв =14,5МПа*1,1=15,95МПа (табл. 13 [1] с учетом γв2)
Eв =27,0*103МПа (табл. 18 [1])
Арматура А- III (Ø10 ÷ 40)
Rs =Rsc =365МПа (табл. 2.2 [1])
Es =200*103МПа (табл. 29 [1])
- коэффициент приведения
;
;
где
ω=α – 0,008
Rв=0,85-0,008*15,95=0,722 (п. 3.12 [1])
α=0,85 – для тяжелого бетона
σSR=Rs=365МПа
σSc,U=400 МПа, т.к. γв2 >1,0
Надкрановая часть (армирование симметричное)
| Исходные данные | ||
| Нв | 370 | см |
| hв | 40 | см |
| вк | 40 | см |
| J | 213333 | см4 |
| lo | 2,5Нв=925 | см |
| i | 0,289hв=11,56 | см |
|
|
|
Если λ=lo/I=925/11,56=80 >14, то учитываем выгиб колонны
Определение зависимости " Ncr – As "
,
если
и φр = 1 (ф. 58)
где
Eв = МПа ·100 = Н/см2;
As и A’s – см2;
lo, ho, a’ – см;
J – см4; Ncr – H;
После преобразования формулы Ncr, получаем
;
;
;
Таблица 1
| Показатели | Сочетание усилий | ||
| Мmax=23,06 кНм | Мmin=-49,13 кНм | ||
| N=220 кН | N=155,18 кН | ||
| 1. | М, Нсм | 2306000 | -4913000 |
| 2. | N, Н | 220000 | 155180 |
| 3. |  , см
| 10,48 | 31,66 |
| 4. | Мдл, Нсм | 234000 | 234000 |
| 5. | Nдл, Н | 155180 | 155180 |
| 6. | 
| 0,5-0,01*925/40- 0,01*15,95=0,11 | 0,5-0,01*925/40- 0,01*15,95=0,11 |
| 7. |  , (п. 3.6)
| 
| 
|
| Принимаем δе | 0,26 | 0,79 | |
| 8. | 
| 
| 
|
| 9. | 
| 
| 
|
| 10. |  где β = 1 (т.36)
| 
| 
|
| 11. | 
| 
| 
|
| 12. | 
| 
| 
|
| 13. | 
| 29321,3(41,08+(Аs+A’s)) | 29321,3(25,85+(Аs+A’s)) |
1) АSmin= А’Smin =μminвкho=0,002*40*34=2,72 см2
2) АSmin= А’Smin =4,02 см2 (2 Ø16)
Принимаем по наибольшему n, Ø с ASmin = A’Smin =4,02 см2 (2Ø16)
Конструктивный расчет по наиневыгоднейшему сочетанию (армирование симметричное)
Таблица 2
| Показатели | Вычисления по сочетанию | |
| М=-4913000Нсм; | ||
| Nсоотв= 155180Н. | ||
| 1. | 
| 
|
| 
| |
| 2. | Принимаем АS1 = A’S1= АSMIN | 4,02см2 |
| 3. | Ncr (табл. 1) Astot = AS1+ A’S1=4,02+4,02=8,04 см2 | Ncr=29321,3,(25,85+ 8,04)=993699 Н |
| 4. |  (ф. 19)
| 
|
| 5. |  ,см
| 
|
| 6. | 
| 
|
| 7. | Т.к. АS2≤АS1 , то АS = A’S= 4,02 см2 2О16 | |
Проверка прочности по другому, сочетанию, армирование А S = A ’ S =4,02см2 (табл. 2)
Таблица 3
| Показатели | Вычисления | ||
| М=2306000 Н*см | |||
| N=220000 Н | |||
| 1. | 
x = ξho (см)
| 
| |
| 2. | Ncr (табл. 1 и 2), Н | 1440262 | |
| 3. |
|
| |
| 4. | 
| 
| |
| 5. | N·e (ф. 36 п. 3.20) | 
| |
| 6. | 
| 
| |
| 7. | Если п.5 ≤ п.6, то прочность обеспечена | 5385600<11114956 Прочность обеспечена | |
Подкрановая часть
| Исходные данные | ||
| Нн= | 1805 | см |
| hн= | 120 | см |
| вк= | 40 | см |
| J= | 5760000 | см4 |
| lo= | 2707,5 | см (табл.32) |
| i= | 34,68 | см |
λ=lo/i=2707,5/34,68=78 >14,
то учитываем выгиб колонны.
1)АSmin= А’Smin =μminвкho=0,002*40*114=9,12 см2
2) АSmin= А’Smin 4,02, см2 (2 Ø16)
Принимаем по наибольшему n, Ø с ASmin = A’Smin =9,82 см2 (2Ø25)
Таблица 4
| Показатели | Сочетание усилий | ||||
| Мmax=594,2 кНм | Мmin=-596,08 кНм | ||||
| N=587,28 кН | N=652,08 кН | ||||
| 1. | М, Нсм | 59420000 | -59608000 | ||
| 2. | N, Н | 587280 | 652080 | ||
| 3. |  , см
| 
| 
| ||
| 4. | Мдл, Нсм | -344000 | -34000 | ||
| 5. | Nдл, Н | 587280 | 587280 | ||
| 6. | 
| 0,5-0,01*2707,5/120- 0,01*15,95=0,11 | 0,5-0,01*2707,5/120- 0,01*15,95=0,11 | ||
| 7.
|  , (п. 3.6)
| 
| 
| ||
| Принимаем δе | 0,84 | 0,76 | |||
| 8. | 
| 
| 
| ||
| 9. | 
| 
| 
| ||
| 10. |  б где β = 1 (т.36)
| 
| 
| ||
| 11. | 
| 
| 
| ||
| 12. | 
| 
| 
| ||
| 13. | 
| 50916,7(31,61+(Аs+A’s)) | 50916,7(45,36+(Аs+A’s)) | ||
Конструктивный расчет подкрановой части (армирование несимметричное)
Таблица 5
| Показатели | Вычисления по сочетанию | |
| Mmax=59420000 Н*см, Nсоотв=587280 Н | ||
| 1. | А’S1= АSmin | 9,82см2 |
| 2. | АS1= 2АSmin | 10,33см2 |
| 3. |  ,Н
| 50916,7(31,61+(9,82+10,33))=2635448 |
| 4. | 
| 
|
| 5. | 
| 
|
| 6. | 
| 
|
| 7. | Если А’S2 ≤ А’S1, то А’S2 = А’S1=9,82см | |
| 9. | 
| 
|
| 10. | 
| 
|
| 11. | 
| 
|
| 12. | 
| 
|
| 13. |  ≤ 5%,
| 
|
Принимаем 2Ø28, с Аs=12,32 см2.
Принимаем 2Ø25, с Аs=9,82 см2.
Таблица 6
| Показатели | Вычисления по сочетанию | |
| Mmin=-59608000 Н*см, Nсоотв=652080 Н | ||
| 1. | А’S1= АSmin | 9,82 см2 |
| 2. | АS1= 2АSmin | 10,33 см2 |
| 3. |  ,Н
| 50916,7(45,36+(9,82+10,33))=3335553 |
| 4. |
| 
|
| 5. | 
| 
|
 6.
| 
| 
|
| 7. | Т.к. А’S2 ≤ А’S1, то А’S2 = А’S1=9,82см | |
| 9. | 
| 
|
| 10. | 
| 
|
| 11. | 
| 
|
| 12. | 
| 
|
| 13. |  ≤ 5%,
| 
|
Принимаем 2Ø25, с Аs= Аs =9,82 см2.
Окончательное конструирование продольной арматуры (п. 5.18)
Окончательное армирование
Принимаем правую арматуру 2Ø28, с Аs=12,32 см2, левую 2Ø25, с Аs= 9,82 см2.
Проверка на ЭВМ
| Показатели | Сочетание 1 | Сочетание 2 | |
| Мmax=594,2 кНм | Мmin=-596,08 кНм | ||
| N=587,28 кН | N=652,08 кН | ||
| 1. | Уточнение 
 ;
| 
| 
|
| 2. | 
| 
| 
|
| 3. | 
| 
| 
|
| 4. |  , см
|  
| 
|
Расчет сборной железобетонной предварительно-напряженной двутавровой балки покрытия.
1. Конструктивная схема покрытия
Покрытие представлено ребристыми плитами шириной 3м, опирающимися продольными ребрами на двускатные стропильные балки.
2. Предварительное конструирование балки
hmax=890+1/12(0,5L-25)=890+1/12(0,5*12000-25)=1388 мм
hx=890+1/12(x+125)=890+1/12(4329+125)=1260 мм
3. Расчетная схема балки
l0=11,7м; x=4,329м.
Qmax=q*l0/2=32,22*11,7/2=188,5 кН
Сбор нагрузок на балку
| Вид нагрузки | Нормат. кН/м2 | γf | Расчетн кН/м2 | Шаг колонн, В, м | Нормат. кН/м | Расчетн кН/м |
| I. Постоянные | ||||||
| 1. Стяжка, пароизоляция, ковер | 0,6 | 1,3 | 0,78 | 6 | 3,6 | 4,68 |
| 2. Утеплитель (для отапливаемых) | 0,4 | 1,3 | 0,52 | 2,4 | 3,12 | |
| 3. Плиты покрытия | 1,5 | 1,1 | 1,65 | 9 | 9,9 | |
| 4. Балка | 0,56 | 1,1 | 0,62 | 6 | 3,36 | 3,72 |
| gн =18,36 | g =21,42 | |||||
| II. Временные | ||||||
| 1. Длительно-действующая | 0,63 | 1,43 | 0,9 | 6 | 3,78 | 5,4 |
| 2. Кратковременно-действующая. | 0,63 | 1,43 | 0,9 | 6 | 3,78 | 5,4 |
| pн=27 | p=37,8 | |||||
| qн=68,748 | q=86,604 | |||||
| В том числе | ||||||
Нагрузка от собственной массы балки:
Вес балки нормативный, кН –
Gб = 40,2кН,
где
Нормативная нагрузка на 1 м2 покрытия:
|
|
|
