Каркас одноэтажного производственного здания

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ  И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

 ФГБОУ ВПО «ПОВОЛЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

 

 

 

 

Кафедра строительных конструкций

 и оснований

 

 

 

 

Курсовой проект по дисциплине

Железобетонные и каменные конструкции

по теме

 «Каркас одноэтажного  производственного здания»

 

 

 

 

 

 

 

Йошкар-Ола

2012

Содержание

Ведение……………………………………………………………………………3

1. Разработка монтажных  планов подземных конструкций……………………4

2. Выбор основных конструктивных  элементов здания………………………..5

2.1. Колонна………………………………………………………………...5

2.2. Балка с параллельными  поясами……………………………………..6

2.3. Плита покрытия………………………………………………………..7

2.4. Стеновая панель………………………………………………………..8

2.5. Фундаментная балка…………………………………………………..9

3. Компоновка здания в  конструктивных элементах………………………….10

3.1. Компоновка поперечной  рамы………………………………………10

3.2. Определение высоты  стенового ограждения……………………….11

3.3. Компоновка фрагментов  продольного разреза и фасада  здания….12

4. Статический расчет  поперечной рамы………………………………………13

4.1. Общие сведения, предпосылки,  допущения………………………..13

4.2. Сбор нагрузок на  покрытие зданий…………………………………14

5. Проектирование ребристой  плиты покрытия с предварительно  напряженной арматурой………………………………………………………...16

5.1. Расчет плиты покрытия………………………………………………16

5.1.1. Определение характеристик  материалов…………………..17

5.1.2. Геометрия плиты…………………………………………….17

5.2. Расчет плиты по  предельному состоянию I группы……………….19

5.2.1. Расчет полки…………………………………………………19

5.2.2. Расчет поперечных  ребер…………………………………...22

5.2.3. Расчет продольных  ребер плиты…………………………...29

5.2.4. Расчет продольных  ребер на действие поперечной  силы...34

Список использованной литературы…………………………………………...38

Введение

В составе курсового проекта производится компоновка поперечной рамы производственного здания. А также выполняются монтажные планы основных несущих конструкций с подбором их по справочной и учебной литературе  как раздел архитектурно-строительной части проекта. Проектом предусмотрено также выполнить расчет прочности и законструировать железобетонную преднапряженную плиту покрытия как наиболее массовую конструкцию.

Разрабатывается проект одноэтажного однопролетного производ-ственного здания без кранового оборудования. Здание каркасного типа из сборных железобетонных конструкций, отапливаемое, кровля рулонная с внутренним водостоком.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Разработка монтажных  планов надземных конструкций

Рис. 1.1. план расположения колонн, ригелей и плит покрытия

1 – колонна каркаса  крайняя

2 – колонна каркаса  средняя

3 – стропильная железобетонная  балка

4 – железобетонная стеновая  панель

5 – железобетонная ребристая  плита покрытия

6 – колонна фахверка

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Выбор основных  конструктивных элементов здания

2.1. Колонна

[3] Табл. 1.41 – стр. 80, табл. 1.43 – стр. 81

Размеры колонны: Н = 6 900 мм, а = 400 мм, в = 400 мм.

Масса колонны: 2,8 т;

Марка колонны: К60-6;

Расход бетона: 0,82 м³.

 

 

 

 

 

 

 

2.2. Балка с параллельными  поясами

[3] Табл. 1.107 – стр. 155, рис. 1.147 -  стр. 154

Марка балки: 1БС12-1В;

Объем бетона: 1,8 м³;

Масса балки: 4,5 т.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.3. Плита покрытия

[3] Табл. 1.112 – стр. 161

 

Расход бетона: 1,07 м³;

Масса плиты: 2,7 т;

Условная марка плиты: ПГ-1Т.

 

 

 

 

 

 

 

2.4. Стеновая панель

[3] Рис. 1.172 – стр. 208, табл. 1.161 – стр. 211

 

Объем бетона: 2,12 м³;

Масса бетона: 5,3 т;

Марка панели: ПС600.9.20-П-1.

Нижние стеновые панели, которые опираются на фундаментные балки, являются самонесущими. Оконные  проемы крепятся к стеновой панели. Стеновые панели, находящиеся выше оконного проема, называются навесными (крепятся на колонны).

 

 

 

 

 

 

 

 

2.5. Фундаментная  балка

Марка балки: ФБ6-1;

Длина: 5950 мм;

Расход бетона: 0,62 м³.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Компоновка здания  в конструктивных элементах

3.1. Компоновка  поперечной рамы

Рис. 3.1. Поперечный разрез здания

 

 

 

 

 

 

 

3.2. Определение  высоты стенового ограждения

Требуемая высота стенового  ограждения складывается из высоты колонны, высоты ригеля, высоты плиты покрытия и толщины кровли.

Н_огр=Н_к+Н_риг+Н_пл+Н_кр

Н_к=6000 мм;

Н_риг=890 мм;

Н_пл=300 мм;

Н_кр=Н_п+Н_у+Н_ц.п.+Н_г=10+100+20+30=160 мм;

Н_огр=6000+890+300+160=7350 мм;

Н_{ст. пан.}=Н_огр – Н_{ок. пр.}=7350 – 1200=6150 мм.

Принимаем панели стен:

3 шт.×1200=3600 мм;

2 шт.×1500=3000 мм.

∑=6600 мм.

Принимаем высоту парапеда: 6600 – 6150=450 мм.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.3. Компоновка  фрагментов продольного разреза  и фасада здания

1 – колонна;

2 – балка с параллельными  поясами;

3 – плита покрытия;

4 – стеновая панель.

 

 

 

 

 

 

 

 

4. Статический  расчет поперечной рамы

4.1. Общие сведения, предпосылки и допущения

Поперечная рама здания состоит  из ригелей (балок, ферм), опирающихся  на вертикальные элементы здания –  колонны, которые жестко защемлены  в фундаментах. На поперечную раму здания действуют вертикальные и горизонтальные нагрузки. К вертикальным относятся  нагрузки от собственного веса конструкции (постоянные нагрузки) и от снега (временные  нагрузки). Горизонтальная нагрузка создается  боковым давлением ветра и  торможением кранов (при их наличии). В нашем случае крановые нагрузки отсутствуют. От горизонтальной ветровой нагрузки могут возникать усилия в колоннах каркаса. В данном проекте  эти нагрузки не учитываются.

Опирание ригелей (стропильных  балок) на колонны принимается шарнирным. Поэтому расчетная схема колонны  может быть принята в виде отдельно стоящего стержня. И наиболее опасным  сечением считается уровень заделки  в фундаменте. В силу небольшого объема часов по программе обучения статический расчет поперечной рамы не производится, а выполняется лишь расчет прочности плиты покрытия.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4.2. Сбор нагрузок  на покрытие зданий

С помощью таблицы 4.1 произведем сбор нагрузок на 1 м² покрытия здания. Нормативные нагрузки определены по геометрическим размерам элементов и по значениям плотностей материалов, или по справочным данным. Коэффициенты надежности по нагрузкам приняты по [2], табл. 1.

Таблица 4.1

Сбор нагрузок на 1 м² (Н/м²)

№ п/п	Наименование нагрузок	Нормативное значение, Н/м2	Коэффициент надежности по нагрузке gf	Расчетное значение, Н/м2
1   2       3     4   5	Постоянные Гидроизоляция – 2 слоя линокрома Выравнивающая цементно-песчаная стяжка толщиной 20 мм, r=2000 кг/м3 Утеплитель – пеногипс, толщина – 100 мм, r=600 кг/м3 Пароизоляция – 1 слой линокрома Железобетонная плита  покрытия 3×6 м, m=2,7т	120,0   400,0       600,0     40,0   1500	1,3   1,3       1,2     1,2   1,1	156,0   520,0       720,0     48,0   1650,0
	Итого: постоянные	2660		3094
6	Временные От снега, в т. ч. длительная (продолжительно действующая) Всего: полная, в т. ч. длительная	1680 840   4340,0 3500,0	0,7	2400,0 1200   5494 4294

Временные снеговые нагрузки на покрытие определяются по [2] в зависимости от района строительства. Город Нижний Новгород находится в зоне № IV по снеговой нагрузке, где расчетная снеговая нагрузка S_о=240 кг/м² на 1 м² горизонтальной поверхности земли.

Нагрузка на поверхность  кровли определяется по формуле:

S=S_o∙μ,

где μ – коэффициент  перехода от нагрузки на горизонтальную поверхность земли к нагрузке на кровлю, зависит от профиля кровли. Принимаем μ=1, т. к. уклон кровли до 25º.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5. Проектирование  ребристой плиты покрытия с  предварительно напряженной арматурой

5.1. Расчет плиты  покрытия

Используем бетон тяжелый  плотностью 2,2 кг/м³.

Класс бетона: В 25;

Класс напрягаемой арматуры продольного ребра: А IV;

Класс ненапрягаемой продольной арматуры в ребрах: А III;

Класс арматуры полки: Вр I;

Класс поперечной арматуры ребер: A II, или А III, или Вр I

Твердение бетона плиты происходит при тепловой обработке и атмосферном  давлении, натяжение арматуры на опоры  – электротермическим способом.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5.1.1. Определение  характеристик материалов

Бетон тяжелый  В 25:

R_bn=R_b,ser=18,5 МПа (189 кгс/см²) – табл. 12 [1];

R_b=14,5 МПа (148 кгс/см²) – табл. 13 [1];

R_btn=R_bt,ser=1,60 МПа (16,3 кгс/см²) – табл. 12 [1];

R_bt=1,05 МПА (10,7 кгс/см²) – табл. 13 [1];

g_b2=0,9 – табл. 15 [1];

Е_b=27 МПа – табл. 18 [1].

Арматура  А IV:

R_s=510 МПа (5200 кгс/см²) – табл. 22 [1];

R_sn=R_s,ser=590 МПа (6000 кгс/см²) – табл. 19 [1];

Е_s=1,9 МПа – табл. 29 [1].

Арматура  А III Æ 8:

R_s=355 МПа (3600 кгс/см²) – табл. 22 [1];

R_sn=R_s,ser=390 МПа (4000 кгс/см²) – табл. 19 [1];

Е_s=2,0 МПа – табл. 29 [1].

Арматура  Вр I Æ 5:

R_s=410 МПа (4200 кгс/см²) – табл. 23 [1];

R_sn=R_s,ser=490 МПа (5000 кгс/см²) – табл. 20 [1];

Е_s=1,7 МПа – табл. 29 [1].

Необходимо определить передаточную прочность бетона R_bp (это та прочность, которую должен иметь бетон плиты в момент отпуска арматуры с упором).

R_bp находим из условия: ≤ 0,95.

Нагрузки на арматуру в соответствии с табл. 4.1, Н/м²:

Нормативные                                                    Расчетные

Полная – 4340      5494

В т. ч. длительная – 3500     4294

5.1.2. Геометрия  плиты

1-1 Узел 1      Узлы 2,3

  
 Рис. Продольное ребро   Рис. Поперечное промежуточное   

                                                                                      (центральное) ребро