Составление конструктивной схемы здания

При составлении конструктивной схемы учитываем:

1) Здание двухпролётное (L = 18 м);

2) Шаг стропильных конструкций – 6 м;

3) Здание оборудовано двумя мостовыми кранами грузоподъемностью 10 тонн;

4) Кровля тёплая.

Подбор плиты покрытия

Конструкция кровли показана на рисунке 3.1.

Рисунок 3.1 – Конструкция кровли

Нагрузка на плиту покрытия от веса кровли и снега (I снеговой район). Эти нагрузки приведены в таблице 3.1

Таблица 3.1 – Нагрузка на плиту покрытия

№	Вид нагрузки	Нормативная нагрузка, кПа	Коэффициент надёжности по нагрузке γ	Расчетная нагрузка, кПа
	Постоянная нагрузка:   Три слоя рубероида по битумной мастике – 0,05( ) 3   Цементно-песчаная стяжка - 18( ) 0,03 м   Утеплитель: пенобетон – 5( ) 0,2 м   Пароизоляция: слой рубероида по битумной мастике - 0,05( )   Временная:   Снеговая нагрузка (I снеговой район)   Полная нагрузка	0,150     0,540     1,000   0,050     0,560     2,300	1,3     1,3     1,3   1,3	0,195     0,702     1,300   0,065     0,800     3,062

Переведём полную нагрузку из системы СИ в систему CГС:

кПа кгс/

q = 3,062 кПа = 306,2 кгс/

По /3; табл. 1.131, стр. 181/ определяем условную марку плиты покрытия по и q. При подборе условной марки плиты нагрузки не должны превышать справочные значения.

Принимаем условную марку плиты: ПГ-3Т.

Расход бетона (V), масса плиты (m), толщина полки плиты ( ) определяется по /3; таб. 1.112, стр. 161/:

V = 1,07 м ; m = 2,7 т; = 30 мм

Общий вид плиты показан на рисунке 3.2.

Рисунок 3.2 – Геометрические размеры плиты покрытия ПГ-3Т

Подбор стропильной конструкции

В курсовом проекте в качестве стропильной конструкции применяется сегментная ферма. Номинальная длина фермы или пролёт фермы составляет половину ширины здания.

Нагрузки на ферму от веса кровли и плиты покрытия приведены в таблице 3.2.

Таблица 3.2 – Нагрузки на ферму

№	Вид нагрузки	Нормативная нагрузка, кПа	Коэффициент надёжности по нагрузке γ	Расчетная нагрузка, кПа
	Постоянная:   Три слоя рубероида по битумной мастике – 0,05( ) 3   Цементно-песчаная стяжка - 18( ) 0,03 м	0,150   0,540	1,3   1,3	0,195   0,702

Продолжение таблицы 3.2

№	Вид нагрузки	Нормативная нагрузка, кПа	Коэффициент надёжности по нагрузке γ	Расчетная нагрузка, кПа
	Утеплитель: пенобетон – 5( ) 0,2 м   Пароизоляция: слой рубероида по битумной мастике - 0,05( )   Собственный вес плиты   Временная:   Снеговая нагрузка (I снеговой район)     Полная нагрузка	1,000     0,050     1,500     0,560     3,800	1,3     1,3     1,1	1,300     0,065     1,650     0,800     4,712

По /3; табл. 1.74, стр. 124/ подбираем «ключ для подбора марок ферм серии

ПК-01-129/78 для зданий без подвесных кранов, без агрессивной среды и без перепадов профиля покрытия» по нормативной и расчётной нагрузке:

кПа кгс/

q = 4,712 кПа = 417,2 кгс/

Ключ для подбора марки фермы:

1 – 2/3,

где 1 – типоразмер по опалубке;

2/3 – порядковый номер фермы по несущей способности.

Тогда, марка фермы будет равна:

1ФС18 – 2/3

По /3; табл. 1.58, стр. 106/ определяем массу и объём фермы:

V = 1,8 м ;

m = 4,5 т

Рисунок 3.3 – Геометрические размеры фермы

Подбор колонн

В курсовом проекте все колонны двухветвевые. Выбор колонн зависит от:

- шага стропильных конструкций – 6 м;

- отметки низа стропильных конструкций – 10,8 м.

Подбор ведём по учебному пособию /4; лист 3.02/.

Колонны крайнего и среднего ряда показаны на рисунке 3.4.

Рисунок 3.4 – Геометрические размеры колонн крайнего и среднего ряда

Объём и массу колонн крайнего и среднего ряда рассчитываем по геометрическим параметрам, на рисунке 3.4:

Колонна крайнего ряда:

кг = 5,230 т

Колонна среднего ряда:

кг = 10,787 т

Подбор подкрановой балки

Выбор подкрановой балки зависит от:

- шага стропильной конструкции – 6 м;

- грузоподъёмности крана – 10 т;

- пролёта стропильной конструкции – 18 м;

- отметки низа стропильной конструкции – 10,8 м;

Подкрановая балка подбирается по работе /4; лист 3.06/ .

Рисунок 3.5 – Общий вид подкрановой балки

Крановый рельс показан на рисунке 3.6. /4; лист 0,02/

Рисунок 3.6 – Общий вид кранового рельса КР-70

Объём подкрановой балки:

V = ,

где F – площадь сечения подкрановой балки

1,607

Масса подкрановой балки:

= 3,696 т

4 Расчёт и конструирование плиты покрытия

4.1 Расчёт полки плиты на местный изгиб

Геометрические размеры ребристой плиты покрытия показаны на рисунке 4.1.

Рисунок 4.1 – Геометрические размеры ребристой плиты покрытия

Размер bр = 65 принят предварительно и в дальнейшем может быть изменён.

Lk = Lр - 100 = 995 – 100 = 895

Если отношение больше 2, то полка плиты деформируется в коротком направлении. В этом случае расчётная схема представляет собой не жёстко защемленную балку, загруженную равномерно распределённой нагрузкой (рисунок 4.2).

Рисунок 4.2 – Расчётная схема и эпюра моментов при расчете полки плиты на местный изгиб

Таблица 4.1 – Нагрузка на полку плиты

№	Вид нагрузки	Нормативная нагрузка, кПа	Коэффициент надёжности по нагрузке γ	Расчётная нагрузка, кПа
	Постоянная нагрузка   Три слоя рубероида по битумной мастике – 0,05( ) 3	0,150	1,3	0,195

Продолжение таблицы 4.1

№	Вид нагрузки	Нормативная нагрузка, кПа	Коэффициент надёжности по нагрузке γ	Расчётная нагрузка, кПа
	Цементно-песчаная стяжка - 18( ) 0,03 м   Утеплитель: пенобетон – 5( ) 0,2 м     Пароизоляция: слой рубероида по битумной мастике - 0,05( )     Нагрузка от собственного веса полки плиты: 23 м     Временная нагрузка     Снеговая нагрузка ( I снеговой район)	0,150   0,540     1,000     0,690   0,56	1,3   1,3     1,3     1,1	0,195   0,702     1,300     0,759   0,8

Полная нагрузка: qn = 2,990 q = 3,821

Вырежем по всей длине полки плиты полосу шириной b = 1м (см. рисунок 4.1), тогда равномерно распределённая нагрузка на полку плиты равна:

Mmax = =

Расчетное сечение полки плиты показано на рисунке 4.3.

Рисунок 4.3 – Расчётное сечение полки плиты

As – площадь сечения арматуры в расчётном сечении полки.

Из-за малого размера толщины полки плиты арматуру устанавливаем в середине полки, т.е. hо = 15.

Определим :

.

По значению по интерполяции определяем ξ и ζ : /5; табл. Б.1/

ξ = 0,086

ζ = 0,957

Полку плиты армируем проволочной арматурой класса Вр-I. Т.к. наименьшее сопротивление имеет арматура класса Вр-I диаметром 5 мм, то в дальнейшем ведём расчёт для этой арматуры:

Rs = 360 МПа

Требуемая площадь арматуры в расчётном сечении равна:

= .

Полка плиты армируется сеткой.

Схема армирования полки плиты показана на рисунке 4.4.

Рисунок 4.4 – Схема размещения сетки в полке плиты

u – шаг продольных стержней;

V – шаг поперечных стержней;

d1 – диаметр продольных стержней;

d2 – диаметр поперечных стержней.

Арматуру подбираем для продольных стержней. По сортаменту /5; табл. Б.2/ подбираем площадь сечения арматуры Аs при следующих условиях:

;

u = 250 (n = 4);

u = 200 (n = 5);

u = 100 (n = 10)

Аs – площадь сечения арматуры, которую мы подбираем по сортаменту:

= 0,369

d1 = 3: u = 100, n = 10, Аs = 0,71 ;

d1 = 4: u = 250, n = 4, Аs = 0,50 ;

d1 = 5: u = 250, n = 4, Аs = 0,79

Принимаем наиболее экономичный вариант Аs = 0,50 > = 0,336

Вывод:

В продольном направлении в сетке С1 устанавливаем арматуру класса Вр-I диаметром d1 = 4 и с шагом u = 250;

В поперечном направлении арматуру устанавливаем из конструктивных соображений с максимально возможным шагом V = 250 и минимальным диаметром арматуры d2 = 3.

4.2 Расчёт плиты в продольном направлении на общий изгиб по прочности

На рисунке 4.5 показана конструктивная схема плиты покрытия.

Рисунок 4.5 – Конструктивная схема плиты покрытия

δ – зазор (δ = 30 мм);

L0 – это расстояние между центрами площадок опирания , или расчётный пролёт:

L0 = Lкон – Lоп = Lкон – = 5970 – = 5885 мм = 5,885 м.

Нагрузка на плиту покрытия представлены в таблице 4.2.

Таблица 4.2 – Нагрузки на плиту покрытия

№	Вид нагрузки	Нормативная нагрузка, кПа	Коэффициент надёжности по нагрузке γ	Расчётная нагрузка, кПа
	Постоянная:   Три слоя рубероида по битумной мастике – 0,05( ) 3   Цементно-песчаная стяжка - 18( ) 0,03 м   Утеплитель: пенобетон – 5( ) 0,2 м   Пароизоляция: слой рубероида по битумной мастике - 0,05( )   Собственный вес плиты Длительная:   Снеговая нагрузка (I снеговой район)	0,150   0,540     1,000     0,050     1,500   0,280	1,3   1,3     1,3     1,3     1,1	0,195   0,702     1,300     0,065     1,650
	Постоянные и длительные нагрузки	= 3,520		= 4,312
	Кратковременная:   Снеговая нагрузка (I снеговой район)	0,280

Полная: =3,800 =4,712

На рисунке 4.6 изображены расчётная схема, эпюра моментов и эпюра поперечных сил в расчёте плиты на общий изгиб.

Эп Q (кН)

Эп М

gnl (кН/м)

Рисунок 4.6 – Расчётная схема плиты покрытия, эпюры моментов и поперечных сил

Переход к погонной нагрузке при номинальной ширине 3 м:

g = (м) = кН/м;

= (м) = кН/м;

= (м) = кН/м;

;

кН;

;

М – расчётный момент;

Q – поперечная сила;

Mn – полный нормативный момент;

Mnl – нормативный длительный момент.