Расчет и конструирование железобетонных конструкций одноэтажного промышленного здания

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ.

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ.

 

 

 

Факультет: «Промышленное и гражданское строительство».

Кафедра железобетонных и каменных конструкций.

 

 

 

Дисциплина: «Железобетонные и каменные конструкции».

 

 

 

 

 

КУРСОВАЯ РАБОТА.

 

 

Расчет и конструирование

железобетонных конструкций

одноэтажного промышленного здания

 

 

 

 

 

 

 

 

 

           Руководитель: Пенкина Е.В.

 

           Студент  :. Смирнов В.В. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Москва 2012

 

1. проектирование стропильной сегментной фермы

 

1. Общие положения

В одноэтажных производственных зданиях  массового строительства железобетонные стропильные фермы применяются для перекрытий пролётов 18–24 м. Обычно стропильные фермы размещаются вдоль большего расстояния между колоннами с укладкой на них железобетонных панелей покрытия длиной 6–12 м.

К общим достоинствам стропильных  ферм по сравнению со стропильными балками относятся существенно меньший расход материалов на сами конструкции, возможность пропуска технических коммуникаций в пределах межферменного пространства, более простое крепление подвесного транспортного оборудования. Главным недостатком ферм является большая, по сравнению с балками высота, что приводит к увеличению протяженности ограждающих стеновых панелей и к дополнительным эксплуатационным расходам на отопление и вентиляцию лишнего объема здания.

Фермы с параллельными поясами  применяются для устройства плоских кровель. У сегментных ферм  верхний пояс имеет ломаное очертание. Вследствие этого в элементах решетки усилия оказываются заметно меньше, чем в других фермах. Кроме того, сумма длин элементов решетки также сокращается. В результате сегментные фермы по расходу материалов и стоимости более экономичны.

При назначении габаритных размеров высоту ферм в  середине пролета обычно принимают от пролета. Ширина поясов из условия опирания панелей покрытия на верхний пояс фермы назначается не менее 20 см при панелях длиной 6 м и не менее 25 см при панелях длиной 12 м. Все размеры сечений рекомендуется назначать кратными 2 см и принимать их не менее 20х16 см для поясов и 10х15 см для элементов закладной решетки.

При реальном проектировании стропильные фермы  рассчитываются на совместное действие нагрузки от собственной массы фермы, условно сосредоточенной в узлах, нагрузки от панелей покрытия и кровли, снеговой нагрузки с загружениями , , и всего пролета с учетом возможного образования снеговых мешков на скатных кровлях и кровлях с фонарями, а также нагрузки от подвесных коммуникаций и подвесного транспорта. При выполнении курсового проекта в целях сокращения его объема допускается выполнять статический расчет по упрощенной схеме:

– панели покрытия принимать шириной 3 м с передачей нагрузки в виде сосредоточенных сил, прикладываемых к узлам верхнего пояса, что исключает влияние местного изгиба. Нормативное значение массы панелей следует принимать по приложению 21;

– значения снеговой нагрузки принимаются по нормам в зависимости  от района строительства объекта (см. приложение 16 ).

Следует выделять 2 случая: случай, когда  длительно действует снеговая нагрузка относительно малой интенсивности1 и случай, когда кратковременно действует полная снеговая нагрузка. Для здания без фонарей снеговая нагрузка рассматривается как равномерно распределенная с загружением и всего пролета фермы.

В железобетонных фермах сопряжение отдельных элементов  выполняются как жесткие. Вследствие этого при взаимном смещении при повороте узлов в элементах фермы возникают изгибающие моменты. Установлено, что влияние жесткости узлов на величину продольных сил и на величину прогибов фермы несущественно и может не учитываться, т.е. вычисление продольных сил и прогибов может вестись по шарнирной схеме. Влияние изгибающих моментов следует учитывать в эксплуатационной стадии, где они приводят к заметному увеличению ширины раскрытия трещин в растянутых элементах решетки и увеличивая раскрытие трещин в предварительно напряженном нижнем поясе.

В курсовом проекте допускается рассчитывать трещиностойкость нижнего пояса как центрально растянутого элемента, но величину усилия образования трещин, вычисляемую по рекомендациям норм СНиП 52-01-2003 [2] , СП 52-102-2004 [4]  и дополнительно умножать на коэффициент k=0,85 , учитывающий влияние жесткости узлов. При определении ширины раскрытия трещин в нижнем поясе расчет ведется по рекомендациям [2,4] как для растянутого элемента с увеличением ширины раскрытия трещин на 15%, а в растянутых ненапряженных элементах в 2 раза.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Данные на проектирование

 

Ферма проектируется предварительно напряженной на пролет 18 м, при шаге ферм 6 м, тип

кровли холодная ,расчетная снеговая нагрузка 2,4кН.м²

Нагрузка от веса покрытия

Элементы покрытия	Нормативная нагрузка, Па	К-т надежности по нагрузки	Расчетная нагрузка, Па
Рулонный ковер 10 мм	100	1,3	130
Цементно-песчаная стяжка	630	1,3	819
(gf = 18 кН/м3, d = 35 мм)
Пароизоляция 15 мм	50	1,3	65
ИТОГО (g):	780		1014

 

 Геометрические схемы стропильных ферм.

 

 

 

 

 

 

Ферма изготовлена из тяжелого бетона класса В30:

– расчетное сопротивление осевому сжатию                                      R_b = 17 МПа

– расчетное сопротивление осевому растяжению                              R_bt = 1,15 МПа

– нормативное сопротивление осевому растяжению                         R_bt,n = 1,75 МПа

– начальный модуль упругости                                                            E_b = 32,5×10³ МПа

Напрягаемая арматура нижнего пояса из канатов К-1400 Æ15 мм с натяжением на упоры:

– расчетное сопротивление растяжению II группы п.с.                      R_s,ser = 1400 МПа

– расчетное сопротивление растяжению I группы п.с.                        R_s = 1170 МПа

– начальный модуль упругости                                                              E_s = 1,8×10⁵ МПа

Сжатый пояс и элементы решетки  фермы армируются стержнями класса А400:

– расчетное сопротивление растяжению/сжатию I г.п.с. R_s = R_sс = 355 МПа (табл. 22)

– начальный модуль упругости E_s = 2×10³ МПа (табл. 29)

–хомуты класса А240

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Определение нагрузок на ферму

 

Равномерно распределенную нагрузку от покрытия,прикладываем в виде сосредоточенных сил к узлам верхнего пояса. Вес фермы также учитывается в виде сосредоточенных сил, приложенных к узлам верхнего пояса. Снеговую нагрузку рассматриваем приложенной в 2-х вариантах: 1) вся снеговая нагрузка по всему пролету и по половине пролета является кратковременно действующей; 2) доля длительно действующей снеговой нагрузки, принимаемая равной 0,5 от полной также прикладывается по всему и по половине пролета фермы.

 

Нагрузки на покрытие

 

 

Вид нагрузки	Нормативная, Па	К-т надежности по нагрузке	Расчетная, Па
Постоянная:
Нагрузки от веса покрытия	780	1,27	1014
ферма 60000 / (18×6)	556	1,1	612
Ребристые крупноразмрные плиты 3х6	1570	1,1	1727
Итого: g	2906		3353
Временная снеговая:
кратковременная (полная)	2400×0,7=1680	-	2400
длительная с к-том 0,5	840	-	1200

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Условные расчетные нагрузки по верхнему поясу фермы:

 

– постоянная:

кН;

– длительная снеговая:

кН;

– кратковременная (полная) снеговая:

кН.

Узловые нормативные нагрузки соответственно:

кН;

 

кН;

 

кН.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Определение усилий в элементах  фермы

 

Для вычисления продольных усилий в  элементах фермы определяем сначала  усилия от единичных нагрузок.

 Нумерация элементов и схемы нагружения единичной нагрузкой:

а – фермы пролетом 18 м, б – фермы пролетом 21 м.,в – фермы пролетом 24 м. 

 

 

              Результаты расчетов сведены в табл. 5.

 

                  Усилия в элементах фермы от единичных загружений.

Элементы фермы	Усилия в элементах, кН.
	При загружении всего  пролета фермы	При загружении половины пролета фермы
нижний пояс:
Н1	+4,89	+3,43
Н2	+5,34	+2,67
раскосы:
Р1	+0,42	0,15; +0,37
Р2	-0,1	0,92;+0,82
стойки:
С1	-0,12	-0,45;+0,33
верхний пояс:
В1	-5,49	-3,86
В2	-5,42	-3,4
В3	-5,28	-3,31

 

 

 

 

Далее получим усилия от действующих  нагрузок путем умножения единичных  нагрузок на значения узловых нагрузок F_i. Результаты расчета сведены в табл

 

Усилия в элементах фермы от заданных загружений.

 

 

Элементы фермы	Усилия в элементах, кН.		Усилия от постоянной нагрузки		Усилия от длительного действия снеговой нагрузки		Усилия от кратковременного действия снеговой нагрузки		Суммарное опасное кратковременное воздействие		Суммарное опасное длительное воздействие
	всего пролета	половины пролета	gf =1	gf > 1	gf = 1	gf >1	gf = 1	gf > 1	gf =1	gf > 1	gf =1	gf > 1
			Fn,1	F1	Fn,2	F2	Fn,3	F3
			41,41	47,78	11,97	17,10	23,94	34,20
Н1	4,89	3,43	202,5	233,6	58,5	83,6	117,1	167,2	319,6	400,9	261,0	317,3
Н2	5,34	2,67	221,1	255,1	63,9	91,3	127,8	182,6	349,0	437,8	285,0	346,5
Р1	0,42	0,15	17,4	20,1	5,0	7,2	10,1	14,4	27,4	34,4	22,4	27,2
		0,37			4,4	6,3	8,9	12,7	8,9	12,7	4,4	6,3
Р2	-0,1	0,92	-4,1	-4,8	-1,2	-1,7	-2,4	-3,4	-6,5	-8,2	-5,3	-6,5
		0,82			9,8	14,0	19,6	28,0	19,6	28,0	9,8	14,0
С1	-0,12	-0,45	-5,0	-5,7	-1,4	-2,1	-2,9	-4,1	-7,8	-9,8	-6,4	-7,8
		0,33			4,0	5,6	7,9	11,3	7,9	11,3	4,0	5,6
В1	-5,49	-3,86	-227,3	-262,3	-65,7	-93,9	-131,4	-187,8	-358,8	-450,1	-293,1	-356,2
В2	-5,42	-3,4	-224,4	-259,0	-64,9	-92,7	-129,8	-185,4	-354,2	-444,3	-289,3	-351,6
В3	-5,28	-3,31	-218,6	-252,3	-63,2	-90,3	-126,4	-180,6	-345,0	-432,9	-281,8	-342,6