Железобетонный каркас одноэтажного промышленного здания.

Коэффициент сочетаний ψ = 0,85, ∑yi = 3,067.
DMax,1= FMax ψ ∑yi,
DMin,1= F Min ψ ∑yi.

DMax,1 = 146,3 0,85 3,067 = 381,4 кН,
DMin,1 = 54,34 0,85 3,067 = 141,66 кН.
МкрMax,1= DMax,1 епб,1 = 381,4 0,35 = 133,49 кНм;
МсрMin,1= D Min,1 епб,2 = 54,34 0,75 = 40,76 кНм;
МсрMax,1= DMax,1 епб,2 = 381,4 0,75 = 286,05 кНм;
МкрMin,1= D Min,1 епб,1 = 54,34 0,35= 19,02 кНм.

Коэффициент сочетаний ψ = 0,7.

DMax,2 = 146,3 0,7 3,067 = 316,04 кН
DMin,2 = 54,34 0,7 3,067 = 116,66 кН

МкрMax,2 = D Max,2 епб,1 = 316,04 0,35 = 110,61 кНм;
МсрMin,2= D Min,2 епб,2 = 116,66 0,75 = 87,5 кНм;
МсрMax,2= DMax,2 епб,2 = 316,04 0,75 = 237,03 кНм;
МкрMin,2= D Min,2 епб,1 = 116,66 0,35 = 40,83 кНм.

2.4. Крановая горизонтальная нагрузка.
Расчетная поперечная тормозная сила на колесо:
Тк = (Q + Gт) / 2 0,05 γF γn = (160 + 37) / 2 0,05 1,1 0,95 = 5,15 кН.
Горизонтальная крановая нагрузка на колонну от двух кранов при поперечном торможении (ψ = 0,85):
Т = Тк ψ ∑yi = 5,15 0,85 3,067 = 13,43 кН.



2.5. Ветровая нагрузка

Аэродинамический коэффициент cа = 0,8 (с наветренной стороны), сп= 0,6 (с подветренной), γF = 1,4, γn=0,95.
Ветровой район: II (определяется по карте 3 прил. 5 СНиП [1]).
Нормативное значение ветрового давления W0 = 0,3 кН/м2.
Коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления по высоте до 5м от поверхности земли
z, м k Ветровая нагрузка w, кН/м
давление
са = 0,8 разрежение
ср = 0,6
Wм,1 5,0 0,5 1,92 1,44
Wм,2 10 0,65 2,49 1,87
Wм,4 15 0,75 2,87 2,15
Wм,5 18,6 0,82 3,14 2,36
W,3 20 0,85 3,26 2,44

Макт= WM15(5/2+0,15) + WM15(5/2+5+0,15) +
+(WM2 WM1)5/2(2/35+5+0,15)+ WM2(Н010)( +10+0,15)+
+(WM4WM2) (2/3(Н010)+10+0,15) = 1,925(5/2+0,15)+1,925(5/2+5+
+0,15)+(2,491,92)5/2((2/3)5+5+0,15)+2,49(1510)((1510)/2+10+0,15)+
+(2,872,49)(1510)/2(2/3(1510)+10+0,15) = 281,27 кНм

Мпас= WM15(5/2+0,15) + WM15(5/2+5+0,15) +
+(WM2 WM1)5/2(2/35+5+0,15)+ WM2(Н010)( +10+0,15)+
+(WM4WM2) (2/3(Н010)+10+0,15)= 1,445(5/2+0,15)+1,445(5/2+
+ 5 + 0,15) + (1,871,44)5/2(2/35+5+0,15)+1,87(1510)((1510) / 2 + 10 +
+ 0,15) + (2,151,87)(1510)/2(2/3(1510)+10+0,15) = 211 кНм.








3. Статический расчет поперечной рамы

Общие сведения

Каноническое уравнение метода перемещений:
пр r11 r1р = 0,
где r1р реакция верха колонн от верхнего воздействия; пр коэффициент, учитывающий пространственный характер работы каркаса.
При расчете на постоянную, снеговую и ветровую нагрузки пр = 1. Для крановой нагрузки пр вычисляется по формуле:


Моменты инерции.

Крайняя колонна:







Средняя колонна:







Расчет опорной реакции

1) Реакция в наложенной связи от единичного смещения
Крайняя колонна:

Средняя колонна:

Суммарная реакция во введенной связи смещения на  = 1:



2) Крайняя колонна:

Средняя колонна:


3) Крайняя колонна:

Средняя колонна:


4) Крайняя колонна:

Средняя колонна:


5) Крайняя колонна:

Средняя колонна:



3.1. Усилия в колоннах от постоянной нагрузки

Были рассчитаны:

Fкр1 = 176,285 кН; Fкр2 = 343,43 кН; Fкр3 = 124,22 кН;
Fср1 = 352,57 кН; Fср2 = 217,28 кН; Fср3 = 226,5 кН.
Мпост.1 = 17,63 кНм; Мпост.2 = 215,63 кНм;

Fкркв = 32,92 кН; Fкркн = 124,22 кН;
F сркв = 32,92 кН. F сркн = 226,5 кН.

Fств = 218,33 кН;
Fпб = 85,88 кН.
Fр = 6,3 кН.
пр r11 i + r1р = 0,

где r1р сумма реакций введённой связи во всех колоннах при том или ином загружении:
;
;
= 14,81 кН.
= 17,63 кНм.
= 79,83 кНм.
= 135, 8 кНм.
М44 = Mпост2 Mпост1 Re Н = 26,37 кНм
Q = Re = 14,81 кН.
Крайняя колонна:
;
= 427,54 кН;
= 519,72 кН;
= 643,94 кН.

Средняя колонна:
= 352,57 кН;
= 385,49 кН;
= 569,85 кН;
= 796,35 кН.



3.2. Усилия от снеговой и ветровой нагрузок

3.2.1. Снеговая нагрузка

Fсн = 215,46 кН;

αпр r11 Δi + r1p = 0,
где ,
;
= 6,78 кН

21,546 кНм;
= 50,02 кНм;
= 25,39 кНм;
М44 = Mсн2 + Mсн1 Reсн Н = 48,86 кНм;
Qсн = Reсн = 6,78 кН.

Крайняя колонна:
215,46 кН.

Средняя колонна:
430,92 кН.

3.2.2. Ветровая нагрузка




αпр r11 Δi + r1p = 0,
где αпр=1; r11 = 0,00025 Еб;
= 39,96,
Δ = r1P/ r11 = 39,96/(0,00025 Еб) = 1427,18/Еб

Крайняя левая колонна:
= 22,76 кН;

М22л = Fw Нв WэквНвНв/2 Re.лНв= 28,55;

М44п= Fw Н Wэкв НН/2 Re.пН= 10,67 кНм
= 11,94;
Q22л= Fw+WэквНв+Re.л.= 1,65;
= 1,65;
Q44л= Fакт+WактН+Re.л.= 13,23;
.

Крайняя правая колонна:
= 17,07;

М22пв = FпасНв WпасНвНв/2 Re.пНв= 21,38 кНм
М33п= М22п= 21,38 кНм
М44п= FпасНWпасНН/2Re.пН= 75,52 кНм
Q11п= Fпас+Re.п.= 8,95 кН
Q22п= Fпас+WпасНв+Re.п.= 1,225 кН;
Q33п= Q22= 1,225 кН
Q44п= Fпас+WпасН+Re.п= 18,92кН
Nп= 0

Содержание

1.Компоновка конструктивной схемы здания...4
2. Сбор нагрузок на поперечную раму ... ..6
2.1. Постоянная нагрузка.........6
2.2. Снеговая нагрузка.....8
2.3. Крановая вертикальная нагрузка.9
2.4. Крановая горизонтальная нагрузка10
2.5. Ветровая нагрузка.10
3. Статистический расчет поперечной рамы
3.1. Усилия в колоннах рамы от постоянной нагрузки..11
3.2. Усилия в колоннах от снеговой и ветровой нагрузок....14
3.3. Усилия в колоннах от крановой вертикальной нагрузки...17
3.4. Усилия в колоннах от крановой горизонтальной нагрузки...21
3.5. Таблица сочетаний усилий для левой стойки.....22
4. Расчёт прочности колонны......23
5. Расчёт фундамента ..33
5.1. Определение геометрических размеров фундамента....33
5.2. Расчёт фундамента на продавливание в плитной части....37
5.3. Расчет прочности фундамента на раскалывание 38
5.4. Прочностные и деформативные характеристики бетона и арматуры..38
5.5. Расчет плитной части фундамента на прочность по норм. и накл. сечениям . 39
5.6. Расчет подколонника на прочность по нормальным и наклонным сечениям 42
5.7. Расчет подколонника на местное сжатие.. ..44
6. Расчёт стропильной фермы .45
6.1. Определение нагрузок на ферму.......45
6.2. Статический расчет и определение усилий в элементах фермы....46
6.3. Геометрические и расчетные длины элементов фермы.49
7. Расчёт сечений элементов фермы 49
7.1 Верхний сжатый пояс..49
7.2. Расчёт сжатых раскосов .50
7.3. Расчёт нижнего пояса .52
7.4. Расчёт растянутого раскоса....55
7.5. Расчёт стоек......56
7.6. Длина анкеровки . 58
8. Расчёт подкрановой балки .59
8.1. Расчётный пролёт подкрановой балки...59
8.2. Компоновка поперечного сечения..59
8.3. Сбор нагрузок на подкрановую балку....59
8.4. Определение расчётных усилий в разрезной подкрановой балке59
8.5. Механические и деформативные характеристики материалов....61
8.6. Расчёт подкрановой балки по предельным состояниям первой группы.61
8.6.1. Расчёт по нормальным сечениям. Подбор продольной напрягаемой
арматуры....61
8.6.2. Геометрические характеристики приведенного сечения. Потери предварительного напряжения...63
8.6.3. Проверка прочности нормального сечения на действие вертикальных нагрузок...67
8.6.4. Проверка прочности нормального сечения на действие горизонтальных нагрузок.68
8.6.5. Расчёт прочности наклонных сечений на действие вертикальных сил70
8.6.6. Расчёт прочности сечений на действие горизонтальных сил74
8.6.7. Расчёт на выносливость сечениё, нормальных к продольной оси75
8.7. Расчёт подкрановой балки по предельным состояниям второй группы 77
8.7.1. Расчёт по образованию трещин, нормальных к продольной оси балки..77
8.7.2. Расчёт по образованию нормальных трещин при действии многократно
повторяющейся нагрузки78
8.7.3. Расчёт по раскрытию трещин, нормальных к продольной оси.79
8.7.4. Расчёт по закрытию трещин, нормальных к продольной оси балки80
8.7.5. Расчёт подкрановой балки по деформациям...80


Исходные данные
Район строительства г. Архангельск
Расстояние между продольными разбивочными осями (пролёт здания) L = 18 м
Количество пролётов в поперечном сечении здания m = 2
Шаг поперечных рам l = 12 м
Полная длина здания в разбивочных осях l0 = 120 м
Группа режимов работы кранов 5К
Грузоподъёмность крана Q = 16 т
Отметка головки рельса подкранового пути hгр = 12 м

Класс арматуры для конструкций:
с напрягаемой арматурой АV (ПБ), K7 (Ферма)
с ненапрягаемой арматурой АIII (Фундамент, Колонна)
Класс бетона для конструкций:
с напрягаемой арматурой В30 (Ферма), В40(П.Б.)
с ненапрягаемой арматурой В15 (Фундамент), В30 (Колонна),
Условное расчетное сопротивление основания R0 = 0,40МПа














1.Компоновка конструктивной схемы здания.

1.1. Компоновка здания по вертикали
Определение высоты колонны:
Hкр = 2300 мм;
hпб = 1500 мм;
hгр = 12000 мм;
Hф =( )L=( )18м; Принимаем Hф = 2400 мм.
hпл + hпок = 300 + 150 = 450 мм.
Максимально допустимый прогиб фермы ;
Зазор, предусмотренный техникой безопасности, [ТБ] = 100 мм;
Принимаем рельсы КР70 с высотой рельса hр = 120 мм;


Расстояние от обреза фундамента до нулевой отметки 150 мм;
Высота верхней части колонны:
Hв = hпб + hр + Hкр + [ТБ] + F = 1,5 + 0,12 + 2,3 + 0,1 + 0,072 = 4,092 м.
Принимаем кратно 0,6 м Hв = 4,2 м.
Высота нижней части колонны:
Hн = hгр + 0,15 hпб hр = 12 + 0,15 1,5 0,12 = 10,53 м.
Принимаем кратно 0,6 м Hн = 10,8 м; с учетом заглубления ниже нулевой отметки принимаем Hн = 10,95 м.
Высота колонны от нулевой отметки
H0 = Hв + Hн 0,15 = 4,2 + 10,95 0,15 = 15 м.
Принимаем кратно 0,6 м H0 = 15 м.
Расстояние от обреза фундамента до низа фермы:
H = H0 + 0,15 = 15 + 0,15 = 15,15 м.
Отметка верха парапета
Hпар = H0 + Hф + hпл + hпок + 0,6 = 15 + 2,4 + 0,3 + 0,15 + 0,6 = 18,45м.
Принимаем кратно 0,6 м Hпар = 18,6 м.
Отметка головки рельса:
h*гр = (Нн 0,15) + hпб + hр = (10,85 0,15) + 1,5 + 0,12 = 12,42м.
h*гр > hгр (по заданию).
Стеновые панели: а1 = 1,2 м; а2 = 1,2 м ; а3 = 1,2 м; а4 = 1,2м (4 шт.);
Окна: b1 = 6 м; b2 = 2,4 м.

Компоновка по горизонтали
Крайняя колонна

Т.к. грузоподъемность крана Q = 16 т < 32 т и шаг колонн l = 12 м, принимаем привязку «250».
Минимальная высота сечения
hв,Min=(е 30)2 + 30 + 250 = (150 30)2 + 30 + 250 = 520мм, окончательно принимаем hв = 600 мм.
λ > hв 250 + Δ1 + В1,
λ> 600 250 + 60 + 300 = 710 мм.
Окончательно принимаем λ =750 мм.
hн = 250 + λ + 270 = 250 + 750 +
+ 270 = 1270 мм,
где 270мм половина закладной детали подкрановой балки.
Окончательно принимаем hн = 1300 мм.
Т.к. высота сечения подкрановой части колонны hн более 1м, принимаем сквозное сечение.
Размеры поперечного сечения колонны: h = 300 мм.

Высота сечения:
b = (1/25  1/30)H = (1/25  1/30)15,15 = 505  606 мм.
Окончательно принимаем b = 500 мм.
hк = (0,7 0,9) hн=(0,7  0,9)1300
Окончательно принимаем hк = 1000 мм.
Δ = (8  10)h=(8  10)300
Окончательно принимаем Δ = 2600 мм.
hрас = (1,5  2)h = (1,5  2)300
Окончательно принимаем hрас = 400 мм.






Средняя колонна.

hв,Min=((е 30) + 30)2=((150 30) + 30)2 = 540 мм, окончательно принимаем hв = 600 мм.
λ > hв / 2 + Δ1 + В1, т.е.
λ > 600/2 + 60 + 300 = 660 мм.
Окончательно принимаем λ = 750 мм.
hн = (λ + 270)2=(750 + 270)2 = 2040 мм.
Окончательно принимаем высоту сечения на уровне консолей hн = 2200 мм.




2.Сбор нагрузок на поперечную раму.

2.1. Постоянная нагрузка.

А) Собственный вес колонны.
Крайняя колонна:
Вверху колонны:
Fк.в.=hвbHв25γFγn,
где γF = 1,1, γn = 0.95.
Fк.в.= 0,6 0,5 4,2 25 1,1 0,95= 32,92 кН,
Мк.в.= Fк.в ек,
где eк = (hн hв)/2=(1300 600)/2 = 350 мм = 0,35м.
Тогда Мк.в. = 32,92 0,35= 11,53 кНм.
Внизу колонны:
Fк.н = (Hн hн 3Sотв) b 25 γF γn,
где Sотв = 2 2,2 0,7 + 1 2,35 0,7 = 4,72. Тогда
Fк.н. = (10,95 1,3 4,72) 0,5 25 1,1 0,95 = 124,22 кН.
Средняя колонна:
Вверху колонны:
Fк.в.= 0,6 0,5 4,2 25 1,1 0,95 = 32,92 кН,
Sотв = 2 2,2 1,0 + 1 2,35 1,0 = 6,75, тогда
Внизу колонны:
Fк.н. = (10,95 2,2 6,75) 0,5 25 1,1 0,95 = 226,5 кН.

Б) Собственный вес стен.
tст = 300 мм толщина стены.
Примем величину поверхностного веса:
стеновых панелей gст = 2,5 кН/м2,
остекления gост = 0,4 кН/м2.
Fст.в. = (a3 + a4) gст l γf γn + b1 gост l γf γn.
Fст.в. = (1,2 + 4,8) 2,5 12 1,2 0,95 + 2,4 0,4 12 1,2 0,95 = 218,33 кН.
Mст.в = Fст.в ( tст + hн) / 2
Mст.в = 218,33 (1,3 + 0,3)/2 = 174,66 кНм
Fст.н.= (a3 + a4) gст l γf γn + b2 gост l γf γn.
Fст.н.=( 1,2 + 1,2) 2,5 12 1,2 0,95 + 6,0 0,4 12 1,2 0,95 = 114,91 кН.

В) Собственный вес покрытия.

Собственный вес Нормативная нагрузка, кН/м2 Коэффициент надежности по нагрузке Расчетная нагрузка,
кН/м2
Железобетонные ребристые плиты покрытия размером в плане 3х6 м с учетом заливки швов
Обмазочная пароизоляция
Утеплитель (готовые плиты)
Асфальтовая стяжка
толщиной 2см
Рулонный ковер
Итого:


1,5
0,05
0,4

0,35
0,15



1,1
1,3
1,2

1,3
1,3



1,65
0,065
0,48

0,455
0,195
2,845
Расчетная линейная нагрузка:
gпок = gпок.табл. γn l;
gпок = 2,845 0,95 6 = 16,22 кН/м.
Опорное давление:
Fпок = gпок L/2 + Gф / 2 γF γn;
Fпок = 16,22 18 / 2 + 58 / 2 1,1 0,95 = 176,285 кН.
Mпок.1 = Fпок eпок,
где
eпок = 250 + е (hв / 2) = 250 + 150 (600/2) = 100 мм. Принимаем
eпок = 0,1м. Тогда
Mпок.1 = 176,285 0,1 = 17,63 кНм.
Mпок.2 = Fпок eк.н = 176,285 0,35 = 61,7 кНм.

Г) Собственный вес подкрановой балки и рельса.


Аred = 0,65 0,21 + 0,34 0,35 + 0,24 0,14 2 0,05 0,5 0,255 2 0,5 0,1 0,1 = 0,274м2;

нет