2. Выполнение листа 1 графической части курсовой работы
На первом листе графической части курсовой (чертежи, лист 1) вычерчивается маркировочная схема (поперечный разрез здания) со спецификацией сборных железобетонных конструкций и схема расположения связей.
На поперечном разрезе здания, а также на схеме расположения связей, указываются позиции сборных железобетонных конструкций. В таблицу-спецификацию заносятся позиция, серия, марка, количество сборных железобетоны конструктивных конструкций всего здания и масса в тоннах конструктивного элемента. Масса конструктивных элементов здания принимается по таблицам 1.1, 1.3-1.7. Серии конструктивных элементов по строительному каталогу и марки конструкций также указаны в таблицах 1.1, 1.3-1.7. Для определения количество конструктивных элементов одной позиции на здание необходимо сначала разбить здание на температурно-усадочные блоки.
Сборно-каркасные одноэтажные железобетонные здания разделяется температурно-усадочными швами (см. лист 1 и рис. 2.1), расстояние между которыми не должно превышать: для отапливаемых зданий – 72 м, для неотапливаемых зданий – 60 м.
В примере производственное неотапливаемое здание имеет длину 78 м при шаге поперечных рам здания 6 м. Температурно-усадочный шов будет делить здание на два неодинаковых по длине блок: 6х6 м = 36 м, 7х6 м = 42 м (=78 м).
В пределах каждого температурно-усадочного блока в средней его части устанавливаются вертикальные связи между колоннами, которые воспринимают усилия, возникающие при изменении температуры и влажности воздуха, а также при работе кранового оборудования. В торцах здания горизонтальные и вертикальные связи, вмести с плитами перекрытия, объединяют две примыкающие к торцу здания фермы с тем, чтобы создать надежную верхнюю опору фахверковым колоннам, воспринимающим ветровую нагрузку на торцы здания. Устанавливаются также связи по верху колонн. Наличие связей способствует лучшему перераспределению усилий между конструктивными элементами здания. Имеются некоторое отличия в схеме расположения связей при L=18 м и L=24м, при В=6 м и В=12 м.
Рис. 2.1. Схема расположения связей.
3. Статический расчет поперечной рамы с использованием программного комплекса лира
Исходные данные:
Одноэтажная однопролетная рама L=18 м, В=6 м производственного здания с двумя мостовыми кранами Q=15 т. Здание неотапливаемое. Место строительства – город Москва. Стойки рамы – колонны для зданий с мостовыми кранами. Размеры поперечных сечений колонны: надкрановой части – 400х380 (bxh) мм, подкрановой части – 400х700 мм. Ригелем рамы является стропильная ферма, шарнирно опирающаяся на стойки-колонны. В свою очередь колонны заделаны с монолитный столбчатый фундамент.
Чертеж поперечной рамы с маркировкой железобетонных элементов приведен на листе 1 (см. с.9).
обреза фундамента: -0,150;
консоли колонны: +7,050;
верха колонны: +10,400;
верха парапета: +14,100.
Определение нагрузок на раму
Рама должна быть рассчитана на следующие нагрузки:
1-е загружение – постоянная нагрузка:
2-е загружение – снеговая нагрузка,
3-е загружение – ветровая нагрузка (ветер слева),
4-е загружение – ветровая нагрузка (ветер справа).
5-е загружение – вертикальная крановая нагрузка (max на левой колонне),
6-е загружение – вертикальная крановая нагрузка (max на правой колонне),
7-е загружение – горизонтальная крановая нагрузка (направление - к левой колонне),
8-е загружение – горизонтальная крановая нагрузка (направление - от левой колонны),
9-е загружение – горизонтальная крановая нагрузка (направление - к правой колонне),
10-е загружение – горизонтальная крановая нагрузка (направление – от правой колонны),
Постоянная нагрузка от веса покрытия (Р1=155,9 кН) прикладывается к 5-му и 6-му узлам рамы (см. рис. 3.1 и 3.5) и включает в себя нагрузки от веса кровли и плит покрытия, собранных с грузовой площади ( ), а также нагрузку от веса половины фермы. Здесь и далее определяется расчетное значение нагрузок, для вычисления которых учитываются коэффициенты:n – коэффициент надежности по ответственности (здание II уровня ответственности n=0,95), f - коэффициент надежности по нагрузке (f =1,1 – для железобетонных конструкций; f =1,25 – для кровли).
Вес железобетонных конструкций одноэтажного производственного здания приведен в таблицах 1.1, 1.3-1.7. Вес кровли для неотапливаемого здания принят 0,5 кН/м 2 .
Постоянная нагрузка от веса подкрановой балки и стеновых панелей (6 штук), опирающихся на металлический столик (Р2=148,18) прикладывается ко 3-му и 4-му узлам рамы.
Р2=(35+6×17,8)×1,1×0,95=148,18 кН (Рподкр.балки =35×1,1×0,95=36,58 кН, Рстен.=6×17,8×1,1×0,95=111,6 кН).
Вес надкрановой части колонны: 0,38х0,4х25х0,95х1,1=3,97 кН/м, подкрановой части – 0,7х0,4х25х0,95х1,1=7,32 кН/м.
Нагрузки Р1 и Р2 приложены с эксцентриситетом относительно продольных осей, проходящих через центры тяжестей поперечных сечений, соответственно, надкрановой и подкрановой частей колонны (см. рис. 3.1). Эксцентриситет приложения нагрузки Р1 будет иметь место при смещении координатной оси (на 250 мм) относительно наружной грани колонны из-за необходимости размещения кранового оборудования (привязка оси подкрановой балки к координатной оси составляет 750 мм) В рассматриваемом примере привязка – нулевая, поэтому эксцентриситет е1 приложения нагрузки Р1 равен нулю. Смещение нагрузки Р2 относительно оси подкрановой части колонны компенсируется введением момента М2= Рстен.е2 – Рподкр.балки.е3=111,6×0,4-36,58×0,4=44,64-14,63=35,6 кНм (е2= 0,4 м, е3=0,4 м).
Снеговая нагрузка (Рснег. .= 1,8×0,95×54=92,3 кН) определяется путем умножения полного расчетного значения снеговой нагрузки на малоуклонное покрытие проектируемого здания в соответствии со снеговым районом места строительства [6] (город Москва – III-й снеговой район, полное расчетное значение снеговой нагрузки составляет 1,8 кН/м 2 ) на грузовую площадь (54 м 2 ) и коэффициент надежности по ответственности (n=0.95). Снеговая нагрузка прикладывается к 5-му и 6-му узлам рамы. При смещенной привязке координатных осей в этих узлах дополнительно прикладывается изгибающий момента М1= Рснег.е1 (см. рис. 3.1).
Ветровая нагрузка на раму прикладывается как распределенная нагрузка на стойки и сосредоточенная к верхним узлам (см. рис. 2). Для задания ветровой нагрузки необходимо определение:
в соответствии с ветровым районом нормативного значения ветрового давления (город Москва – I-й ветровой район, нормативное значение ветрового давления составляет: w0=0,23 кН/м 2 [6]);
в соответствии с высотой ограждающих конструкций, от которых передается ветровая нагрузка на стойки поперечной рамы здания, значение коэффициента k, учитывающего изменение ветрового давления по высоте (принят тип местности В – городская территория с равномерной застройкой зданиями высотой 10…25 м). На рисунке 2 показано определение коэффициента k для узлов стоек рамы;
в соответствии с расчетной схемой здания значение аэродинамического коэффициента с (для отдельно стоящих плоских сплошных конструкций: с наветренной стороны – направление к зданию – с=0,8; с подветренной стороны – направление от здания – с=0,6).
Ветровая нагрузка на поперечную раму здания (см. рис.3.2) включает в себя распределенную горизонтальную нагрузку на стойку с наветренной стороны w, распределенную горизонтальную нагрузку на стойку с подветренной стороны w' и сосредоточенную горизонтальную нагрузку W, приложенную к верхнему узлу стойки с наветренной стороны.
Распределенные нагрузки w и w' собираются с грузовой полосы В равной шагу поперечных рам здания, сосредоточенная нагрузка W – с грузовой площади ВхН (для рассматриваемого примера ВхН=6х3,7=22,2 м 2 ). При определении расчетного значения ветровой нагрузки учитываются коэффициенты: надежности по ответственности здания n=0,95, коэффициент надежности по нагрузке f=1,4.
Сосредоточенная нагрузка W=0,23х0,698х(0,8+0,6)х22,2х0,95х1,4=6,64 кН прикладывается к узлу 5-му узлу при ветре слева или к 6-му узлу при ветре справа.
Для возможности задания равномерно распределенной нагрузки на нижних участках стоек рамы потребовалось бы введение добавочных узлов. При проведении расчета с некоторым запасом нагрузка прикладывается трапециевидная.
Расчетные значения горизонтальной распределенной нагрузки в узлах стоек рамы сведены в таблицу 3.1.