Пояснительная записка
к курсовому проекту:
«Одноэтажное промышленное здание»
1.1 Компоновка поперечной рамы и определение нагрузок
Компоновку поперечной рамы производим в соответствии с требованиями типизации конструктивных схем одноэтажных промышленных зданий. Находим высоту надкрановой части колонн, принимая высоту подкрановой балки 0,8 м (по приложению XII) для шага колонн 6 м., а кранового пути 0,15 м с учетом минимального габарита приближения крана к стропильной конструкции 0,1 м и высоты моста крана грузоподъемностью 32/5 т Hk – 2,75 м (по приложению XV):
Высоту подкрановой части колонн определяем но заданной высоте до низа стропильной конструкции 12 м и отметки обреза фундамента – 0,150 м.:
Н2 = 2,75 + 0,8 + 0,15 + 0,1 = 3,8 м => принимаем Н2 = 3,9 м
Н1 = 12 - 3,9 + 0,15 = 8,25 м.
Расстояние от верха колонны до уровня головки подкранового рельса соответственно будет равно:
у = 3,9 - 0,8 - 0,15 = 2,95 м.
Для назначения размеров сечений колонн по условию предельной гибкости вычислим их расчетные длины в соответствии с требованиями табл. 32 [2]. Результаты представлены в табл. 1.
Таблица 1. Расчетные длины колонн (l0)
Частьколонны | При расчёте в плоскости поперечной рамы | В перпендикулярномнаправлении | |
При учёте нагрузок от крана | Без учёта нагрузок от крана | ||
ПодкрановаяН1 = 8,25 м. | 1,5∙Н1=1,5∙8,25=12,375 м | 1,2∙(Н1+Н2) = 14,58 м. | 0,8∙Н1 = 6,6 м. |
Над крановаяН2 = 3,9 м. | 2∙Н2=2∙3,9=7,8м | 2,5∙Н2 = 9,75 м. | 1,5∙Н2 = 5,85 м. |
Согласно требованиям п. 5.3 [2], размеры сечений внецентренно сжатых колонн должны приниматься такими, чтобы их гибкость l0/r(l0/h)в любом направлении, как правило, не превышала 120 (35). Следовательно, по условию максимальной гибкости высота сечения подкрановой части колонн должна быть не менее 14,58/35 = 0,417 м, а над крановой – 9,75/35 = 0,279 м. С учетом требований унификации для мостовых кранов грузоподъемностью более 30 т принимаем поперечные сечения колонн в над крановой части 400×600 мм. В подкрановой части для крайних колонн назначаем сечение 400×800 мм, и для средней – 400×600 мм. В этом случае удовлетворяются требования по гибкости и рекомендации по назначению высоты сечения подкрановой части колонны в пределах:
(1/10...1/14)Н1 = (1/10...1/14)8,25 = 0,825...0,589 м.
В соответствии с таблицей габаритов колонн (приложение V) и назначенными размерами поперечных сечений принимаем для колонн крайнего ряда по оси А номер типа опалубки 5, а для колонн среднего ряда по оси Б – 9.
Стропильную конструкцию по заданию принимаем в виде сегментной раскосной фермы типа ФС-18 из тяжелого бетона. По приложению VI назначаем марку конструкции 2ФС-18, с номером типа опалубочной формы 2, с максимальной высотой в середине пролета равной; hферм = 2.45 + 0.18/2 +0.2/2 = 2.64 м., и объемом бетона 2,42 м3.
По приложению XI назначаем тип плит покрытия размером 3×6 м (номер типа опалубочной формы 1 высота ребра 300 мм, приведенная толщина с учетом заливки швов бетоном 65,5 мм).
Толщина кровли (по заданию тип 5), согласно приложению XIII, составляет 140 мм. По заданию проектируем наружные стены из сборных навесных панелей. В соответствии с приложением XIV принимаем панели из ячеистого бетона марки по плотности D800 толщиной 200 мм. Размеры остекления назначаем по приложению XIV с учетом грузоподъемности мостовых кранов.
Результаты компоновки поперечной рамы здания представлены на рис. 1.
Рис.1. Фрагмент плана одноэтажного трехпролётного промышленного здания и поперечный разрез.
Определяем постоянные и временные нагрузки на поперечную раму: постоянные нагрузки, распределенные по поверхности от веса конструкции покрытия заданного типа (рис. 2) приведены в табл. 2.
Таблица 2. Постоянные нагрузки на 1 м² покрытия:
Элемент совмещённого покрытия | Нормативная нагрузка[кН/м2] | Коэффициент γс | Расчётная нагрузка[кН/м2] |
Кровля: | |||
Слой гравия, втопленного в битум | 0,16 | 1,3 | 0,208 |
Трехслойный рубероидный ковёр | 0,09 | 1,3 | 0,117 |
Цементная стяжка (δ = 25 мм) | 0,27 | 1,3 | 0,351 |
Ячеистый бетон | 0,03 | 1,3 | 0,39 |
Пароизоляция (рубероид 1 слой, 0,03 мм.) | 0,03 | 1,3 | 0,039 |
Ребристые плиты покрытия размером 3х6 м с учётом заливки швов (δ = 65,5 мм, ρ = 25 кН/м³) | 1,75 | 1,1 | 1,925 |
ФС-18 (Vб=2,42 м3, пролёт 18 м, шаг колонн 6 м, бетон тяжелый) | 0,6534 | 1,1 | 0,7187 |
Итого | 3,748 |
С учетом коэффициента надежности по назначению зданияγn = 1 (класс ответственности I) и шага колонн в продольном направлении 6 м, расчетная постоянная нагрузка на 1 м ригеля рамы будет равна:
G = 3,748·1·6=22,4922 кН/м.
Нормативная нагрузка от 1 м2 стеновых панелей из бетона на пористом заполнителе марки D800 при толщине 200 мм составит 8,8·0,2 = 1,76 кН/м2, где ρ= 8,8 кН/м3 – плотность бетона на пористом заполнителе, определяемая согласно п. 2.13 [3].
Нормативная нагрузка от 1 м2 остекления в соответствии с приложением XIV равна 0,5 кН/м2.
Расчетные нагрузки от стен и остекления оконных переплетов производственного здания:
на участке между отметками 11,4 и 13,8 м G1 = 27,8784 кН;
на участке между отметками 7,8 и 11,4м G2 = 21,5892 кН
на участке между отметками 0,0 и 7,8 м G3 = 35,7192 кН;
Расчетные нагрузки от собственного веса колонн из тяжелого бетона (ρ = 25 кН/м3):
Колонна по оси А, подкрановая часть с консолью:
G41 = (0,8·8,25+0,5·0,6+0,52/ 2)·0,4·25·1,1·1 = 77,275 кН;
Над крановая часть:
G42 = 0,4·0,6·3,9·25·1,1·1 = 25,74кН;
итого
G4 = G41+G42 = 103,015 кН.
Колонна по оси Б, подкрановая часть с консолями:
G51 = (0,8·8,25+2·0,6·0,65+0,652)·0,4·25·1,1·1 = 94,9025 кН;
над крановая часть:
G52 = 0,6·0,4·3,9·25·1,1·1= 25,74 кН;
итого
G5= G51+G52 = 120,6425 кН.
Расчетная нагрузка от собственного веса подкрановых балок (по приложению XII) и кранового пути (1,5 кН/м) будет равна: G6 =(35+1,5·6) ·1,1·1 = 48,4 кН
Временные нагрузки: снеговая нагрузка для расчета поперечной рамы принимается равномерно распределенной во всех пролетах здания. Для заданного района строительства
(г. Братск) по [7] определяем нормативное значение снегового покрова so = 1 кПа (район III) и соответственное полное нормативное значение снеговой нагрузки s = so·μ = 1·1 = 1,0 кПа (при определении коэффициента μ не следует учитывать возможность снижения снеговой нагрузки с учетом скорости ветра). Коэффициент надежности для снеговой нагрузки γf= 1,4. Тогда расчетная нагрузка от снега на 1 м ригеля рамы с учетом класса ответственности здания соответственно будет равна Psn = 1·1,4·6·1= 8,4 кН/м. Длительно действующая часть снеговой нагрузки согласно п. 1.7 [7] составит Psn,l = Psn·k= 0,3·8,4 = 2,52 кН/м.
Крановые нагрузки: по приложению XV находим габариты и нагрузки от мостовых кранов грузоподъемностью Q = 32 т : ширина крана Вк = 6,3 м; база крана Ак = 5,1 м; нормативное максимальное давление колеса крана на подкрановый рельс Рмaх,п = 235 кН; масса тележки GT = 8,7 т; общая масса крана Gк = 28,0 т;
Нормативное минимальное давление одного колеса крана на подкрановый рельс (при 4 колесах):
Рмin,п= 0,5(Q + Qк) – Рмaх,п= 0,5(313,9 + 28·9,81) – 235 = 59,3 кН.
Нормативная горизонтальная нагрузка на одно колесо крана, направленная поперек кранового пути и вызываемая торможением тележки, при гибком подвесе груза будет равна:
Тп= 0,5·0,05(Q + Qт) = 0,5·0,05(313,9 + 8,7·9,81) = 9,98 кН.
Расчетные крановые нагрузки вычисляем с учетом коэффициента надежности по нагрузке yf = 1,1 согласно п. 4.8 [7].
Определим расчетные нагрузки от двух сближенных кранов по линии влияния (рис.3) без учета коэффициента сочетания Ψ:
Рис. 3 Линия влияния давления на колонну и установка крановой нагрузки в не выгодное положение.
максимальное давление на колонну
Dмaх= Рмaх,п·γf·Σу·γn = 235·1,1·1,95·1=504,075 кН, где Σу –
сумма ординат линии влияния,
Σу = 1+0,8+0,15 = 1,95;
минимальное давление на колонну
Dmin= Рmin,п·γf·Σу·γn = 59,3·1,1·1,95·1=127,1985 кН.
тормозная поперечная нагрузка на колонку
Т= Тп·γf·Σу·γn = 9,98·1,1·1,95·1 = 21,4071 кН.
Ветровая нагрузка: Пенза расположена в II ветровом районе по скоростным напорам ветра. Согласно п. 6.4 [7] нормативное значение ветрового давления равно w0=0,3 кПа. Для заданного типа местности В с учетом коэффициента k (см. табл 6 [7]) получим следующие значения ветрового давления по высоте здания:
на высоте до 5 м wn1= 0,5·0,3 = 0,15 кПа;
на высоте 10 м wn2= 0,65·0,3 = 0,195 кПа;
на высоте 20 м wn3= 0,85·0,3 = 0,255 кПа.
Согласно рис. 4, вычислим значения нормативного давления на отметках верха колонн и покрытия:
на отметке 13,2м wn4=0,195+[(0,255–0,195)/(20–10)](12–10)=0,207 кПа;
на отметке 15,3м wn5 = 0,195 + [(0,255 – 0,195)/(20 – 10)](15,08 – 10) = 0,225 кПа.Переменный по высоте скоростной напор ветра заменяем равномерно распределенным, эквивалентным по моменту в заделке консольной балки длиной 6 м: