Методичні вказівки до виконання курсового проекту з курсу Проектування залізобетонних та мурованих конструкцій

ЗМІСТ

ВСТУП.. 4

1. Вихідні дані для виконання курсового проекту. 6

2. Компонування каркасу. 9

2.1. Компонування поперечної рами. 9

2.2. Розбивка будівлі на температурні блоки. 11

2.3. Забезпечення просторової жорсткості будівлі, встановлення в’язей. 12

3. Визначення навантажень, що діють на поперечну раму. 13

3.1. Постійні навантаження. 13

3.1.1. Навантаження від покриття. 13

3.1.2. Навантаження від ваги підкранових балок. 14

3.1.3. Навантаження від власної ваги колон. 14

3.1.4. Навантаження від ваги стін та вікон. 15

3.2. Тимчасові навантаження. 16

3.2.1. Снігове навантаження. 16

3.2.2. Кранові навантаження. 17

3.2.3. Вітрове навантаження. 18

4. Приклад розрахунку. 19

4.1. Компонування каркасу. 20

4.1.1. Вибір конструкцій та компонування поперечної рами. 20

4.1.2. Розташування конструкцій. 20

4.1.3. Склад покрівлі та вибір утеплювача. 21

4.2. Визначення навантажень, що діють на раму. 23

4.2.1. Постійні навантаження. 23

4.2.2. Тимчасові навантаження. 27

ДОДАТКИ.. 31

Додаток 1. 32

Додаток 2. 33

Додаток 3. 34

Додаток 4. 35

Додаток 5. 36

Рекомендовані джерела. 37

ВСТУП

Навчальним планом підготовки студентів спеціальності 7.06010101 та 8.06010101 "Промислове і цивільне будівництво" передбачено виконання курсового проекту з дисципліни "Проектування залізобетонних та мурованих конструкцій", в якому необхідно запроектувати залізобетонний каркас одноповерхової виробничої будівлі обладнаної мостовими кранами легкого і середнього режимів роботи (1к – 6к).

Мета виконання курсового проекту: закріпити знання теоретичного матеріалу, набути навички практично використовувати методики розрахунку та конструювання залізобетонних конструкцій виробничої будівлі зі збірного залізобетону, закріпити вміння користуватися нормативною і технічною літературою.

Для забезпечення максимальної уніфікації всіх конструкцій під час призначення основних габаритних розмірів будівлі використовують принцип єдиної модульної системи, тобто кратності всіх розмірів основному модулю - 100 мм (1М). Наприклад, згідно ГОСТ 23838-89, проліт поперечної рами та крок колон рекомендується приймати кратними 6000 мм (60М), а висоту будівлі – 600 мм (6М). Відповідно до цього принципу розроблені стандарти, каталоги, робочі креслення та довідники типових конструкцій та деталей, які необхідно використовувати в курсовому проектуванні.

Вихідні дані для виконання курсового проекту студенти приймають відповідно до наведених у методичних вказівках таблиць, залежно від значень трьох останніх цифр шифру залікової книжки. Приймати інші вихідні дані не дозволяється. Завдання кожного студента виписується на спеціальному бланку і підписується викладачем.

Для виконання курсового проекту необхідно виконати наступні основні етапи:

- вибір і компонування конструктивної схеми будівлі (план, поперечний і поздовжній перерізи будівлі);

- збір навантажень та статичний розрахунок поперечної рами;

- розрахунок та конструювання колони (крайньої або середньої) та фундаменту під неї;

- розрахунок та конструювання попередньо напруженої конструкції згідно завдання (плити покриття, кроквяної конструкції або підкранової балки).

Загальний обсяг курсового проекту складається з пояснювальної записки (45-50 сторінок) і графічного матеріалу – 2 аркуші формату А-1, або 3 аркуші формату А-2.

У текстовій частині пояснювальної записки подають всі необхідні ескізи та рисунки, які використовують для виконання розрахункової частини проекту.

При користуванні цими вказівками бажано працювати з обчислювальною технікою, зокрема, персональними комп’ютерами.

1. Вихідні дані для виконання курсового проекту

Тема: "Залізобетонні конструкції одноповерхової промислової будівлі"

1. Довжина будівлі А = ______м (табл.1.1).

2. Проліт рами L = _______м (табл.1.1).

3. Кількість прольотів n = ________(табл.1.1).

4. Крок колон В = ______м (табл.1.1).

5. Висота до низу кроквяних конструкцій Н =         ________м (табл.1.4).

6. Відмітка рівня підлоги – 0,00____ м.

7. Вантажопідйомність крану Q =          ____т (табл.1.4).

8. Район будівництва:

- за сніговим навантаженням ____(табл.1.2);

- за тиском вітру _____(табл.1.2).

9. Конструкції, які підлягають розрахунку:

- попередньо напружена конструкція – _______(табл.1.2);

- колона – ______ряду (табл.1.2).

10. Клас робочої арматури:

- колона та фундамент – А 400С;

- попередньо напруженої конструкції ____(табл.1.3).

11. Клас поперечної та монтажної арматури – А 240С, Вр-І.

12. Клас бетону:

- колона та фундамент_______(табл.1.3).

- попередньо напруженої конструкції ______(табл.1.3).

13. Розрахунковий опір ґрунту R₀ = _______МПа (табл.1.2).

14. Глибина промерзання ґрунту h_f = ____м (табл.1.2).

Таблиця 1.1

Довжина будівлі, крок колон, проліт рами, кількість прольотів

Таблиця 1.2

Конструкції, що підлягають проектуванню, умовний розрахунковий тиск на грунт, район будівництва

1. Якщо згідно варіанту конструкція, що підлягає проектуванню – арка, то проліт рами необхідно приймати L = 30 м.

2. Якщо згідно варіанту конструкція, що підлягає проектуванню – балка прямокутного перерізу, або балка двотаврового перерізу, то проліт рами необхідно приймати L = 18 м.

Таблиця 1.3

Класи бетону та класи попередньо напружуваної арматури

Таблиця 1.4

Висота від підлоги до низу крокв’яної конструкції Н, м (чисельник) і вантажопідйомність кранів Q, т (знаменник)

Таблиця 1.5

Розміщення матеріалів в літературних джерелах (початкові сторінки)

* – джерела, в яких є приклади розрахунків.

2. Компонування каркасу

Каркас одноповерхової виробничої будівлі являє собою просторову систему, яку умовно можна розділити на поперечні та поздовжні плоскі рами. Поперечні рами утворюються з колон, жорстко защемлених у фундаменті, та кроквяних конструкцій, які шарнірно з’єднанні з ними. Поздовжні рами - з колон, плит покриття, в’язей та підкранових балок.

2.1. Компонування поперечної рами

Основні параметри будівлі наведені у завданні на курсовий проект, при цьому крок крайніх, середніх колон та кроквяних конструкцій приймається однаковим.

Знаючи висоту до низу кроквяних конструкцій та характеристики мостового крану (див. додаток 1) призначаємо розміри колони (див. рис. 2.1).

Висоту надкранової частини колони визначаємо з умови:

H В ³ Н ПБ + H К + h + d (1)

де Н _ПБ – висота підкранової балки; h – висота кранової рейки; H _К – висота мостового крана; d= 100 мм – мінімальний зазор між візком крана та низом кров’яної конструкції.

Висоту надкранової частини приймають кратною 200 мм.

Висота підкранової частини дорівнює:

H _Н = Н - H _В + 150 мм, (2)

де Н - висота до низу кроквяної конструкції (згідно завдання).

Повна висота колони:

H_col = Н _В + H _Н + 1000 мм. (3)

Рис. 2.1 - До визначення висоти колони

Ширина перерізу колони також:

b_col має бути не меншою1/25 * Н _Н, а також:

- не менше 400 м, якщо крок колон B = 6 м,

- не менше 500 мм, якщо крок колон B = 12 м.

Висоту перерізу надкранової частини крайньої колони h_В приймають, як правило, 380 мм при B = 6 м та 600 мм при B = 12 м.

Для середніх колон h_В = 600 мм. Висота перерізу підкранової частини колони має бути h_Н ˃ (1/9 …1/12 ) H _Н і приймається, зазвичай, 800 мм.

Згідно з вихідними даними визначаємо прив’язку рядових крайніх колон до поздовжньої осі будівлі, яка може бути:

- "нульвою" (див. рис. 2.2.а), коли зовнішні грані колон та внутрішні поверхні стін суміщаються з поздовжніми розбивочними осями, – якщо вантажопідйомність кранів Q ≤30 т, крок колон B = 6 м і висота H ˂16,2 м;

- 250 мм (див. рис. 2.2.б), коли зовнішні грані колон та внутрішні поверхні стін зміщуються відносно поздовжніх осей на 250 мм назовні, – якщо 30 т ˂Q ≤50 т, або крок колон B = 12 м, або висота H ≥16,2 м.

Рис. 2.2 - Прив’язка колон крайніх рядів: а) "нульова", б) 250 мм, в) торцевих колон, г) – колон біля поперечного температурного шва

Відстань λ від поздовжніх розбивочних осей до осі підкранової рейки приймається 750 мм, якщо вантажопідйомність крану Q ≤50 т.

На стадії компонування поперечної рами слід вибрати тип та розміри стінових панелей, плит покриття, підкранових балок та ригелів, визначити принципову схему вертикальних огороджуючих конструкцій (висоту стінових та віконних панелей).

2.2. Розбивка будівлі на температурні блоки

Для зменшення зусиль від температури та усадки бетону будівлю розділяють по довжині та ширині на окремі частини (блоки) температурно-деформаційними швами. При цьому шов влаштовується встановленням подвійних колон, геометричні осі яких зміщують в середину температурного блоку на 500 мм (див. рис. 2.2.г).

Найбільша відстань між температурно-деформаційними швами в будівлі складає:

- для каркасних будівель із збірного залізобетону, що опалюються – 72 м,

- для будівель, які не опалюються – 48 м.

2.3. Забезпечення просторової жорсткості будівлі, встановлення в’язей

Для забезпечення жорсткості будівлі в цілому, а також жорсткості його окремих елементів (покриття, торцевих стін) в конструктивній схемі передбачається система вертикальних та горизонтальних в’язей. Вертикальні стальні в’язі між колонами (хрестові або портальні) для будівель з мостовими кранами встановлюються в середньому прольоті кожного температурного блоку на висоту від підлоги до низу підкранових балок (див. в’язі В-1 на рис. 4.1 та 4.3).

При висоті опорних частин кроквяних конструкцій більше 800 мм між ними встановлюють вертикальні в’язі-ферми на всю висоту опорної частини ригеля, які розміщують в крайніх прольотах температурного блоку (див. в’язі В-2 на рис. 4.3). Крім того по верху кожного поздовжнього ряду колон встановлюють металеві розпірки (див. розпірки Р-1 на рис. 4.3). Якщо висота опорної частини ригеля не перевищує 900 мм в’язі В-2 та розпірки Р-1 можна не ставити, але при цьому необхідно розраховувати зварний шов з’єднання ригеля з колоною.

Якщо для покриття використовуються збірні плити, які вкладаються безпосередньо на ригелі, після чого приварюються в трьох місцях, а стики між ними замонолічуються, то утворюється жорсткий диск покриття і не має необхідності встановлювати додаткові горизонтальні в’язі.

Жорсткість будівлі в поперечному напрямку забезпечується жорстким защемленням колон у фундаменті та відповідним розрахунком.

В поздовжньому напрямку жорсткість каркасу забезпечена вертикальними в’язями, підкрановими балками, а також жорстким диском покриття.

3. Визначення навантажень, що діють на поперечну раму

3.1. Постійні навантаження

3.1.1. Навантаження від покриття

Навантаження від ваги покриття складається з ваги гідроізоляційного покриття, стяжки, плит покриття, а також утеплювача та пароізоляції (для будівель, які опалюються).

Характеристичне значення постійного навантаження обчислюють для кожного шару за формулою:

gk,i = ti × g i × g n, (4)

де ti – товщина i-го шару, м; g _i – питома вага i-го шару, кН/м³;

g _n = 0,95 – коефіцієнт надійності за призначенням споруди;

Розрахункові значення навантажень визначаються множенням характеристичних значень на коефіцієнти надійності за навантаженням g _fe та g _fm, які приймаються згідно табл. 5.1 [3].

Підрахунок навантаження на 1 м² поверхні зручно вести у табличній формі.

Граничне розрахункове значення повздовжньої сили (в подальшому під навантаженням будемо розуміти його граничне розрахункове значення, якщо інше не вказано) від ваги покриття, яка діє на колону крайнього ряду обчислюємо за формулою:

G1 = 0,5 × g × L × B + 0,5 × GР × g _fm × g _n,(5)

де g – вага покриття, кН/м²; L – проліт рами, м; B – крок колон, м; GР – вага ригеля, кН; g _fm = 1,1 – коефіцієнт надійності за граничним значенням навантаження.

Навантаження від покриття прикладене на рівні опирання кроквяної конструкції в центрі опорного вузла, тому сила G1 прикладена з ексцентриситетом (надалі додатнім буде вважатися ексцентриситет направлений проти руху годинниково стрілки відповідно до правил знаків у ПК "Ліра", ексцентриситет визначаємо в мм) по відношенню до осі верхньої частини колони крайнього ряду:

- якщо прив’язка "нульова" (див. рис. 2.2.а)

e_1,A = 0,5 × h_В - 150, (6)

- якщо прив’язка рівна 250 мм (див. рис. 2.2.б)

e_1,A = 0,5 × h_В - (250 + 150)= 0,5 × h_В - 400. (7)

На колону середнього ряду діє сила 2 × G1. Враховуючи, те що будівля складається         з однакових прольотів ексцентриситет прикладання цієї сили по відношенню до середньої колони e_1,Б = 0.

3.1.2. Навантаження від ваги підкранових балок

Навантаження від ваги підкранових балок знаходимо за формулою:

G₂ = (G_ПБ × g _fm + q_кр × B × g _fm )g _n, (8)

де G_ПБ, q_кр – вага підкранової балки та підкранової рейки, кН.

Ексцентриситет прикладення сили G₂ до осі підкранової вітки колони крайнього ряду:

- якщо прив’язка "нульова" (див. рис. 2.2.а)

e _2,A = 0,5 × h_Н - l = 0,5 × h_Н - 750, (9)

- якщо прив’язка рівна 250 мм (див. рис. 2.2.б)

e_2,А = 0,5 * h_Н - (750 + 250) = 0,5 * hН - 1000.(10)

Ексцентриситет прикладення сили G₂ до осі підкранової вітки колони середнього ряду e_2,Б = λ = 750 мм.

3.1.3. Навантаження від власної ваги колон

При статичному розрахунку рами в ПК "Ліра" навантаження від власної ваги колон задаються автоматично (окрім ваги консолі). Якщо розрахунок проводити за допомогою таблиць, то вага надкранової вітки дорівнює:

N₁ = Н _В × h_В × b_col × g _с × g _fm × g _n, (11)

підкранової вітки:

N₂ = (Н _Н × h_Н × b_col + V_К )× g _с × g _fm × g _n, (12)

де V_К – об’єм підкранової консолі колони, м3; γ_с = 25 кН/ м³ – питома вага залізобетону.

Рис. 3.1 - Визначення ексцентриситетів поздовжніх сил для крайніх колон з "нульовою" прив’язкою (а), прив’язкою 250 мм (б) та середніх колон (в)

Зміщення геометричних осей верхньої та нижньої частин колони крайнього ряду становить:

e₃ = 0,5(h_Н - h_В ). (13)

Для середньої колони осі верхньої та нижньої частин співпадають.

3.1.4. Навантаження від ваги стін та вікон

Навантаження від панелей збираємо відповідно до розкладки стінових панелей та вікон. Навантаження від навісних стінових панелей та віконних блоків передаються на колони в місцях опирання їх на опорні столики, які кріпляться до закладних деталей колон. Умовно вважаємо, що нижня панель також опирається на колону.

Вага стінових панелей та віконних блоків, які діють:

1) на надкранову (верхню) вітку колони

- вага карнизних стінових панелей, яка умовно прикладена на рівні верху колони:

G_p1 = h_ст1 × В × g _ст × t _р × g _fm × g _n, (14)

- вага огороджуючих конструкцій, яка прикладена на рівні кранової консолі колони:

G_p2 = (h_ст2 × В × g _ст × t _р × g _fm + h_вк1 × В × q_вк × g _fm ) × g _n, (15)

2) на підкранову (нижню) вітку колони на рівні відмітки 0.000:

G_p3 = (h_ст3 × В × g _ст × t _р × g _fm + h_вк 2 × В × q_вк × g _fm )× g _n, (16)

де t_p – товщина стінової панелі, м; h_ст, h_вк – висоти стінових панелей та вікон, м; γ_ст – питома вага стінових панелей, кН/м³;

q_вк = 0,4K…0,5 кПа – вага 1 м² віконних блоків.

Ексцентриситети дії цих зусиль по відношенню до осі верхньої та нижньої віток колони:

e_p1 = 0,5 × h_В + t _p , e_p2 = 0,5 × h_Н + t _p. (17)

3.2. Тимчасові навантаження

3.2.1. Снігове навантаження

Снігове навантаження визначаємо відповідно до п. 8 [3].

Граничне розрахункове значення навантаження від снігу обчислюємо за формулою:

S_m = g _fm × S₀ × C, (18)

де γ _fm =1,04 – коефіцієнт надійності за граничним значенням снігового навантаженням згідно п. 8.11 [3]; S₀ – характеристичне значення снігового навантаження, кПа; C – коефіцієнт, що визначається за формулою:

C = m × Ce × Calt, (19)

де µ – коефіцієнт переходу від ваги снігового покриву на поверхні ґрунту до снігового навантаження на покрівлю; Ce – коефіцієнт, що враховує режим експлуатації покрівлі; Calt – коефіцієнт географічної висоти.

Навантаження від ваги снігу, що діє на колону крайнього ряду становить:

Qs = 0,5 × L × B × Sm × g _n. (20)

Місце прикладення сили Qs співпадає з F₁.

На середню колону діє сила 2 ⋅Qs.

Квазіпостійне розрахункове значення снігового навантаження обчислюється за формулою:

S p = (0,4S₀ - S )C, (21)

де S = 0,16 кПа.

3.2.2. Кранові навантаження

Кранове навантаження визначаємо відповідно до п. 7 [3].

Характеристичні значення вертикального навантаження від двох кранів в одному прольоті визначаємо за формулами:

F0,max = Fmax × å y, (22)

F0,min = Fmin × å y, (23)

де ∑ y – сума ординат ліній впливу, Fmax – характеристичне вертикальне навантаження від колеса крану, кН (додаток 1),

 (24)

де Q – вантажопідйомність крану, кН; G_К – вага крану з візком, кН.

Граничні розрахункові значення вертикального навантаження:

Fm, max = g fm ×y × F0,max × g n, (25)

Fm, min = g fm ×y × F0,min × g n, (26)

де ψ = 0,85 – коефіцієнт сполучень кранових навантажень (для груп режимів роботи кранів 1К-6К).

Граничне розрахункове значення горизонтального навантаження від гальмування кранів знаходимо за наступною формулою:

H m = g _fm ×y × H01 × å y × g _n, (27)

Характеристичне значення бічної сили від гальмування одного крана дорівнює:

H₀₁ = 0,025(Q + G_В ), (28)

де G_В – вага візка крану, кН.

Місце прикладення сил Fm співпадає з силою G_2, а горизонтальне гальмівне зусилля H_m прикладене до колони на рівні верху підкранової балки, що має висоту H_ПБ.

3.2.3. Вітрове навантаження

Вітрове навантаження визначаємо відповідно до п. 9 [3].

Граничне розрахункове значення вітрового навантаження на крайню колону становить:

Wm = g _fm ×W₀ × C × B × g _n, (29)

де W₀ – характеристичне значення вітрового тиску, кПа.

C = Caer × Ch ×C alt ×C rel ×C dir ×C d, (30)

де Caer – аеродинамічний коефіцієнт, який залежить від форми споруди, для навітряних поверхонь (активний тиск) Ce = +0,8, для завітряних поверхонь (відсос) Ce3 визначають згідно додатку І [3]; Ch – коефіцієнт висоти споруди, що визначається за табл. 9.01 змін №1 до [3] (див. додаток 5); Calt = 1,0 – коефіцієнт географічної висоти; Crel = 1,0 – коефіцієнт рельєфу, що враховує мікрорельєф місцевості поблизу площадки розташування будівельного майданчика; Cdir = 1,0 – коефіцієнт напрямку, що враховує нерівномірність вітрового навантаження за напрямками вітру; Cd = 1,0 – коефіцієнт динамічності, що враховує вплив пульсаційної складової вітрового навантаження і просторову кореляцію вітрового тиску на споруду.

Тиск вітру на будівлю визначаємо з навітряної та завітреної сторін на рівні низу та верху стінових панелей та низу кроквяної конструкції (верху колони).

Якщо статичний розрахунок рами проводиться наближеним методом з використанням таблиць (наприклад, методом наведеним у [4]), тоді вітрове навантаження в межах висоти колони замінюється еквівалентним рівномірно розподіленим, що знаходиться за формулою:

де M_W – згинальний момент в колоні на рівні підлоги будівлі від фактичного тиску вітру, кНм; Н – висота до низу кроквяної конструкції, м.

Якщо розрахунок проводиться за допомогою ПЕОМ, то потреби у формулі (31) не має і вітрове навантаження задається без спрощень.

Тиск вітру, який діє на карнизні стінові панелі (вище колон), замінуємо на еквівалентну зосереджену силу, що прикладена на рівні верху колони з навітряної та завітряної сторін відповідно:

де W_m2,W_m3,W’_m2,W’_m3 – значення вітрового навантаження на рівні верху колони та верху стінових панелей, кН/м;

H₁ – висота карнизних панелей (вище верху колони), м.

Якщо розрахунок виконується наближеним методом, тоді зосереджена сила прикладається в одній точці і рівна:

W = W + W` (33)

4. Приклад розрахунку

Вихідні дані:

1. Довжина будівлі А = 84 м.

2. Проліт рами L = 18 м.

3. Кількість прольотів n = 2.

4. Крок колон В = 6 м.

5. Висота до низу кроквяних конструкцій Н = 10,8 м.

6. Вантажопідйомність крану Q = 30/5 т.

7. Район будівництва – м. Рівне.

8. Кроквяна конструкція – безроскісна ферма.

9. Будівля опалюється.

Таблиця 4.1.

Характеристики мостового крану

4.1. Компонування каркасу

4.1.1. Вибір конструкцій та компонування поперечної рами

Призначаємо розміри колони. Висоту надкранової частини колони визначаємо з умови (1):

H _В ³ Н _ПБ + H _К + h + d = 1000 + 2750 + 120 + 100 = 3970 мм.

Приймаємо H_В = 4000 мм.

Висота підкранової частини дорівнює:

H _Н = Н - H _В + 150 = 10800 - 4000 + 150 = 6950 мм.

Повна висота колони:

H_col = Н _В + H _Н + 1000 = 4000 + 6950 +1000 = 11950 мм.

Ширину перерізу колони приймаємо

bcol = 400мм˃ 1/25 × Н _Н= 1 /25 × 6950 = 278 мм.

Висота надкранової частини крайніх колони h_В = 380 мм, середніх колон h_В = 600 мм, висота підкранової частини колон h_Н = 800 мм

˃1/12* Н _Н =1/12*6950=579 мм.

Згідно вихідних даних приймаємо елементи каркасу, які вибираємо із типових серій, каталогів та стандартів.

Вибрані конструкції зводимо в табл. 4.2.

4.1.2. Розташування конструкцій

Прив’язку колон крайніх рядів вздовж будівлі приймаємо "нульовою". Колони торцевих рядів зміщуємо в середину будівлі на 500 мм від розбивочних осей.

Для даної будівлі потрібно влаштувати температурний шов в поперечному напрямку, оскільки її довжина перевищує 72 м. Шов виконуємо посередині будівлі. Він утворюється двома рядами колон, відстань між якими становить 1000 мм, прив’язка колон становить 500 мм від осі всередину температурного блоку. В поздовжньому напрямку – температурний шов не влаштовуємо, оскільки ширина будівлі становить 36 м.

Схема розміщення елементів будівлі наведена на рис. 4.1, а поперечний та поздовжній перерізи на рис. 4.2 та 4.3

Для забезпечення просторової жорсткості будівлі передбачаємо вертикальні в’язі В-1 між колонами в нижній їх частині посередині температурних блоків. В крайніх прольотах температурних блоків встановлюємо вертикальні в’язі В-2 на всю висоту опорної частини ригеля. Крім того по верху кожного поздовжнього ряду колон встановлюють металеві розпірки Р-1.

4.1.3. Склад покрівлі та вибір утеплювача

Оскільки будівля опалюється приймаємо покрівлю з наступних шарів:

- захисний шар гравію на бітумній мастиці t = 15мм (γ = 16кН/м³),

- три шари руберойду на бітумній мастиці,

- стяжка з цементно-піщаного розчину t = 30 мм (γ =18 кН/м3),

- утеплювач – мінераловатні плити підвищеної жорсткості t= 80мм (γ = 2,5 кН/м³),

- пароізоляція (синтетична плівка),

- залізобетонні ребристі плити покриття 3x6 м.

В будівлі використовується керамзитобетонні стінові панелі з густиною γ_ст =12 кН/м³, товщиною 30 см.

Таблиця 4.2

Основні конструкції каркасу будівлі

 

Рис. 4.1 - Схема розміщення елементів будівлі

Рис. 4.2 - Поперечний переріз

Рис. 4.3 - Поздовжній переріз

4.2. Визначення навантажень, що діють на раму

4.2.1. Постійні навантаження

Навантаження від покриття

Обчислюємо вагу 1 м² покриття в табличній формі (табл. 4.3), при цьому враховуємо коефіцієнт надійності за призначенням будівлі g _n = 0,95.

Таблиця 4.3.

Навантаження на 1 м² покриття

Граничне розрахункове значення повздовжньої сили від ваги покриття, яка діє на колону крайнього ряду:

G₁ = 0,5 × g × L × B + 0,5 × G_Р × g _fm × g _n = 0,5 × 3,04 ×18 × 6 + 0,5 × 77 ×1,1× 0,95 = =204,39 кН.

Ексцентриситет прикладання сили G₁ по відношенню до осі верхньої частини колони (див. рис. 4.4):

e _1,A = 0,5 × h_В -150 = 0,5 × 380 -150 = 40 мм.

На колону середнього ряду діє сила 2⋅G₁ = 2⋅204,39 = 408,78 кН з ексцентриситетом e _1,Б = 0.

Рис. 4.4 - Ексцентриситети прикладання сил від ваги покриття на крайню (а) та середню (б) колони

Навантаження від ваги підкранових балок

Навантаження від ваги підкранових балок:

G₂ = (G_ПБ × g _fm + q_кр × B × g _fm )× g _n = (42 ×1,1 + 0,53 × 6 ×1,05)× 0,95 = 47,06 кН,

де q_кр = 0,53 кН/м – вага підкранової рейки КР-70.

Ексцентриситет прикладення сили G₂ до осі підкранової вітки - колони крайнього ряду:

e _{2, A} = 0,5 × h_Н - 750 = 0,5 × 800 - 750 = -350 мм.

- колони середнього ряду: e _2,Б = λ = 750 мм.

Рис. 4.5 - Ексцентриситети прикладання сил від ваги підкранових балок на крайню (а) та середню (б) колони

Навантаження від власної ваги колон

В ПК "Ліра" навантаження від власної ваги колон задаються автоматично. Додатково задаються навантаження від ваги підкранових консолей:

- крайньої колони

G _К,А = V_К,А ×g _с ×g _fm ×g _n = 0,2 × 25 ×1,1× 0,95 = 5,22 кН,

де V _К,А = 0,9⋅0,2 + 0,5⋅0,2⋅0,2 = 0,2 м³ – об’єм консолі крайньої колони (див. рис. 4.5.а);

- середньої колони

G_К,Б = 2 ×V_{К,Б ×} g _с × g _fm × g _n = 2 × 0,72 × 25 ×1,1× 0,95 = 37,62 кН,

де V _К,Б = 0,9⋅0,6 + 0,5⋅0,6⋅0,6 = 0,72 м3 – об’єм консолі середньої колони (див. рис. 4.5.б).

Ексцентриситет прикладання сили G _К,A по відношенню до нижньої вітки колони:

e_К,_А = -0,5(h_Н + 200) = -0,5(800 + 200) = -500 мм

Зміщення геометричних осей верхньої та нижньої частин колони крайнього ряду становить:

e₃ = 0,5(h_Н - h_В ) = 0,5(800 - 380) = 210 мм.

Для середньої колони осі верхньої та нижньої частин співпадають, а сила G_К,Б прикладена по осі колони.

Навантаження від ваги стін та вікон

Навантаження від панелей збираємо відповідно до розкладки стінових панелей та вікон (див. рис. 4.6).

Рис. 4.6 - Схема розкладки стінових панелей та вікон

Вага стінових панелей та віконних блоків, які діють

1) на надкранову (верхню) вітку колони

- вага карнизних стінових панелей, яка умовно прикладена на рівні верху колони:

G_p1 = h_ст1 × В × g _ст × t р × g _fm × g _n = 1,8 × 6 ×12 × 0,3 ×1,2 × 0,95 = 44,32 кН,

- вага огороджуючих конструкцій, яка прикладена на рівні кранової консолі колони:

G_p2 = (h_ст2 × В × g _ст × t _р × g _fm + h_вк1 × В × q_вк × g _fm ) × g _n = (2,4 × 6 ×12 × 0,3×1,2 + 1,8 × 6 × 0,5 ×1,1)× 0,95 = 64,74 кН;

2) на підкранову (нижню) вітку колони на рівні відмітки 0.000:

G_p3 = (h_ст3 × В × g _ст × t _р × g _fm + h_вк2 × В × q_вк × g _fm ) × g _n=(1,5⋅ 6⋅12⋅0,3⋅1,2 + +4,8⋅6⋅0,5⋅1,1)⋅0,95 = 51,98кН.

Ексцентриситет дії цих зусиль по відношенню до осі верхньої вітки колони e_p1 = 0,5⋅(h_В + t_p )= 0,5⋅(380 + 300)= 340мм, нижньої – e_p2 = 0,5⋅(h_В + +t_p ) = 0 5 ⋅(800 + 300) 550=,pмм.

4.2.2. Тимчасові навантаження

Снігове навантаження

Граничне розрахункове значення навантаження від снігу обчислюємо за формулою:

S_m = g _fm × S₀ × C = 1,04 ×1,32 ×1,0 = 1,37 кПа,

де S₀ =1,32 кПа – характеристичне значення снігового навантаження згідно додатку Е [3] (див. додаток 4);

C = m × C_e × C_alt = 1,0 ×1,0 ×1,0 = 1,0,

де µ =1,0 – додаток Ж [3]; C_e =1,0 – п. 8.9 [3];

C_alt =1,0 – п. 8.10 [3].

Навантаження від ваги снігу, що діє на колону крайнього ряду становить:

Q_s = 0,5 × L × B × S_m × g _n = 0,5 ×18 × 6 ×1,37 × 0,95 = 70,28 кН.

Місце прикладення сили Q_s співпадає з F₁. На середню колону діє сила 2⋅Q_s = 2⋅70,28 =140,56кН.

Квазіпостійне розрахункове значення снігового навантаження:

S _p = (0,4S₀ - S )C = (0,4 ×1,32 - 0,16)×1,0 = 0,37 кПа.

Кранові навантаження

В розрахунку враховуємо дію двох кранів в кожному прольоті. Вертикальний тиск від кранів обчислюємо за допомогою ліній впливу (рис. 4.7).

Рис. 4.7 - Лінії впливу від двох кранів

Сума ординат ліній впливу:

å y = 1,0 + 0,783 + 0,167 = 1,95.

Характеристичні значення вертикального навантаження від двох кранів в одному прольоті визначаємо за формулами:

F_0,max = F_max × å y = 280 ×1,95 = 546 кН,

F_0,min = F_min × å y = 82,5 ×1,95 = 160,87 кН,

де 

Граничні розрахункові значення вертикального навантаження:

F_{m, max} = g _fm ×y × F_0,max ×g _n = 1,1× 0,85 × 546 × 0,95 = 484,98 кН,

F_{m, min} = g _fm ×y × F_0,min ×g _n = 1,1× 0,85 ×160,87 × 0,95 = 142,89 кН,,

де γ _fm= 1,1 – згідно п. 7.9 [3].

Граничне розрахункове значення горизонтального навантаження від гальмування кранів знаходимо за формулою:

H _m = g _fm ×y × H₀₁ × å y × g _n = 1,1× 0,85 ×13 ×1,95 × 0,95 = 22,52 кН,

де H₀₁ = 0,025(Q + G_В ) = 0,025(300 +120) =10,5кН.

Місце прикладення сил F_m співпадає з силою G₂, а горизонтальне гальмівне зусилля H_m прикладене до колони на рівні верху підкранової балки, що має висоту H_ПБ =1,0 м.

Вітрове навантаження

Граничне розрахункове значення вітрового навантаження на крайню колону визначаємо за формулою:

W_m = g _fm ×W₀ × C × B × g _n

де W₀ = 0,52 кПа – характеристичне значення вітрового тиску згідно додатку Е [3] (див. додаток 4), g _fm = 1,035– п. 9.14 [3].

C = C_aer × C_h ×C _alt ×C _rel ×C _dir ×C _d,

де C_aer – аеродинамічний коефіцієнт, який згідно додатку І [3] для навітряних поверхонь (активний тиск) C_e = +0,8, для завітряних поверхонь (відсос) C_e3 = −0,5;

C _alt =1,0 – п. 9.10 [3]; C_rel = 1,0 – п. 9.11 [3];

C _alt =1,0 – п. 9.12 [3]; C_d = 1,0 – п. 9.13 [3];

C_h – коефіцієнт висоти споруди, згідно табл. 9.01 змін №1 до [3] для ІІІ типу місцевості (див. додаток 5):

- при висоті h₁ = 5 м – C_h1 = 0,4,

- при висоті h₂ =10,8 м (відмітка низу ферми) – C_h2 = 0,62,

- при висоті h₃ =12,3 м (відмітка верху стінових панелей) – C_h3= 0,66.

Визначаємо тиск вітру з навітряної сторони:

C₁ = 0,8 × 0,4 ×1,0 ×1,0 ×1,0 ×1,0 = 0,32,

W_m1 = 1,035 × 0,52 × 0,32 × 6 × 0,95 = 0,98 кН/м;

C₂ = 0,8 × 0,62 ×1,0 ×1,0 ×1,0 ×1,0 = 0,50,

W_m2 = 1,035 × 0,52 × 0,5 × 6 × 0,95 = 1,53 кН/м;

C₃ = 0,8 × 0,66 ×1,0 ×1,0 ×1,0 ×1,0 = 0,53,

W_m3 = 1,035 × 0,52 × 0,53 × 6 × 0,95 = 1,62 кН/м

Визначаємо тиск вітру із завітряної сторони:

C`₁ = 0,5 × 0,4 ×1,0 ×1,0 ×1,0 ×1,0 = 0,2,

W`_m1 = 1,035 × 0,52 × 0,2 × 6 × 0,95 = 0,61кН/м;

C`₂ = 0,5 × 0,62 ×1,0 ×1,0 ×1,0 ×1,0 = 0,31

W`_m2 = 1,035 × 0,52 × 0,31× 6 × 0,95 = 0,95 кН/м;

C`₃ = 0,5 × 0,66 ×1,0 ×1,0 ×1,0 ×1,0 = 0,33,

W`_m3 = 1,035 × 0,52 × 0,33 × 6 × 0,95 = 1,01 кН/м.

Тиск вітру, який діє на стінові панелі вище колони, замінуємо на еквівалентну зосереджену силу, що прикладена на рівні верху колони (див. рис. 4.8):

- з навітряної сторони:

- із завітреної сторони:

Рис. 4.8 - Визначення вітрового навантаження на поперечну раму

Подальший розрахунок будемо проводити в ПК "Ліра", тому вітрове навантаження задається без спрощень.

ДОДАТКИ

Додаток 1.

Характеристики мостових кранів середнього режиму роботи

Додаток 2.

Орієнтовна маса конструкцій

* – для прикладу вибраний 2-й типорозмір плит, балок, ферм і т.д. згідно відповідних серій

Додаток 3.

Коефіцієнти надійності за навантаженням для визначення граничного розрахункового значення ваги конструкцій

Додаток 4

Характеристичні значення навантажень і впливів для обласних центрів України

Додаток 5.

Коефіцієнт висоти споруди Ch (згідно змін №1 до [3])

Рекомендовані джерела

1. Бабич В. І., Огородник В. І., Романюк В. В. Таблиці для проектування будівельних конструкцій. / В. І. Бабич, В. І. Огородник, В. В. Романюк. – Рівне: РДТУ, 1999. – 510 с.

2. Байков В. Н., Сигалов Э. Е. Железобетонные конструкции: Общий курс: Учеб. для вузов. / В. Н. Байков, Э. Е. Сигалов. – М.: Стройиздат, 1991. – 767 с.

3. ДБН В.1.2-2:2006. Навантаження і впливи: Норми проектування. –Київ: Мінбуд України, 2006. – 75 с.

4. Железобетонные конструкции. Курсовое и дипломное проектирование / Под ред. А. Я. Барашикова. – К.: «Вища школа», 1987. – 416 с.

5. Залізобетонні конструкції: Підручник / За ред. П. Ф. Вахненка. – К.: Вища школа, 1999. – 508 с.

6. Кудзис А. П. Железобетонные и каменные конструкции: Учеб.пособие. – Часть 2.: Конструкции промышленных и гражданских зданий и сооружений. / А. П. Кудзис. – М.: Высшая школа, 1989. – 264 с.

7. Попов Н. Н., Забегаев А. В. Проектирование и расчет железобетонных конструкций: Учебн.пособие. / Н. Н. Попов, А. В. Забегаев. – М.: Высшая школа. – 1985. – 319 с.

8. Проектирование железобетонных конструкций. Справочное пособи / Под ред. А. Б. Голышева. – К: Будівельник, 1985.– 496 с.

9. Сперанский И. М. и др. Примеры расчета железобетонных конструкций: Учеб. пособие. / И. М. Сперансий. – М.: Высшая школа, 1989. – 176 с.

10. Типовые железобетонные конструкции зданий и сооружений для промышленного строительства. Справочник проектировщика / Под. общ. ред. Г. И. Бердичевского.– М.: Стройиздат, 1981. – 488 с.

11. Шерешевский И. А. Конструирование промышленных зданий и сооружений. / И. А. Шерешевский. – М.: «Архитектура-С», 2005.– 186 с.

12. Мандриков А. П. Примеры расчета железобетонных конструкций: Учеб. пособие для строит. техникумов по спец. «Пром. и гражд. стр-во». / А. П. Мандриков. – М.: Стройиздат, 1979. – 419 с.

13. ДБН В.2.6-98:2009 Конструкції будинків і споруд. Бетонні та залізобетонні конструкції. Основні положення. – Київ: Мінрегіонбуд України, 2011. – 71 с.

14. ДСТУ Б В.2.6-156:2010. Конструкції будинків і споруд. Бетонні та залізобетонні конструкції з важкого бетону. Правила проектування. – Київ: Міністерство регіонального розвитку та будівництва України, 2010.– 166 с.

З повагою ІЦ "KURSOVIKS"!