Проектирование одноэтажного промышленного здания. 4

       

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ 4

1. ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫЕ ПЛОСКИЕ ПЕРЕКРЫТИЯ 5

1.1 Сбор нагрузки на 1 квадратный метр плиты 8

1.2 Расчет чистой нагрузки 9

1.3 Расчет усилий 9

1.4 Расчет количества пустот 9

1.5 Расчет коэффициента характеризующего деформативные свойства бетона 9

1.6 Расчет граничной относительной высоты данной зоны и площади сечения арматуры 10

2.1 Грузовая площадь 14

2.2 Расчет ригеля 14

2.3 Расчет массы ригеля на 1 погонный метр 14

2.4 Расчет высоты первого этажа колонны 14

2.5 Сбор нагрузок на колонну 15

2.6 Гибкость колонны 16

2.7 Расчёт усилия, которое воспринимает колонна 16

2.8 Расчёт площади арматуры 16

2.9 Расчёт коэффициента насыщения сеткой 16

2.10 Коэффициент укладки сетки 17

3. ФУНДАМЕНТ 18

3.1 Расчёт нормативной нагрузки на фундамент 28

3.2 Определение требуемой площади фундамента 28

3.3 Расчет требуемой высоты фундамента 28

3.4 Найдём полную высоту фундамента из следующих условий 28

3.5 Определим рабочую высоту первой ступени фундамента 28

3.6 Определение площади арматуры фундамента 29

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 30

БИБЛЕОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 31 

 

     ВВЕДЕНИЕ

 

     Железобетонные  и бетонные конструкции начали применять  во второй половине XIX века в связи с развитием промышленности и транспорта. Первые железобетонные конструкции - плиты, балки и колонны. Развитие железобетонных конструкций происходит по всему миру, такие страны как: Германия, Франция, Англия первыми применили теорию создания ЖБК. Первые теории расчета ЖБК базировались на законах сопротивления материалов.

     Благодаря высоким физико-механическим свойствам  железобетон оказывает значительное сопротивление статическим и  динамическим нагрузкам, сейстмо и виброустойчивость, долговечен, огнестоек, хорошо сопротивляется атмосферным воздействиям.

     Прочность бетона со временем остается на одном  уровне и в некоторых моментах даже повышается. Железобетон легко  приобретает любые конструктивные и архитектурные формы. Эксплуатационные расходы по содержанию сооружений и  уходу за железобетонными конструкциями  очень низкие.

     Железобетон широко применяется в промышленном и гражданском строительстве, при  возведении зданий и сооружений в  экстремальных условиях, а именно в гидротехническом строительстве, в строительстве с повышенной радиацией.

 

1. ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫЕ ПЛОСКИЕ ПЕРЕКРЫТИЯ

     Перекрытия - горизонтальные конструкции, разделяющие  помещения по высоте. Весьма широкое  применение при строительстве многоэтажных зданий имеют железобетонные перекрытия, так как они удобны в эксплуатации, долговечны, огнестойки, обладают значительной жесткостью, могут воспринимать большие нагрузки.

     По  конструктивной схеме железобетонные перекрытия разделяют на две основные группы - балочные и безбалочные. В состав балочных перекрытий входят балки и опирающиеся на них плиты, в безбалочных перекрытиях плиты опираются непосредственно на колонны через уширения, называемые капителями. В зависимости от способа возведения различают сборные, сборно-монолитные и монолитные перекрытия. В составе перекрытия плиты работают различно в зависимости от соотношения размеров сторон опорного контура. При отношении сторон в плане L1/L2>2 плиты называют балочными; их несущая способность при возведении нагрузки, равномерно распределенной по плите, зависит от меньшего размера в плане L1. Такие плиты работают практически в одном направлении. Их рассчитывают как балки пролетом L,. выделяя из них полосы шириной 1м. Несущая способность плит, опертых по контуру, при отношении сторон в плане L1/L2≤2 при воздействии равномерно распределенной нагрузки зависит от размеров обоих направлений L1 и L2. Такие плиты рассчитывают с учетом работы конструкций в двух направлениях в плане.

     Плиты перекрытия изготавливаются при  помощи тяжёлого бетона; плотного бетона, имеющего лёгкую конструкцию; бетона изготовленного с использованием силиката. Плиты  перекрытия в силу своих функций  должны быть прочными и выдерживать  высокие нагрузки до 6,0 кПа. Чтобы  они имели длительный срок эксплуатации для них необходимо обеспечить оптимальный температурный и водный режим.

     Производство  плит перекрытия обеспечивают специализированные предприятия, где строго контролируется их соответствие государственным стандартам, поскольку они должны полностью  отвечать геометрии здания. Осуществляя  выбор несущей конструкции необходимо учитывать архитектуру помещения, поскольку плиты перекрытия могут  отличаться по размеру, типу.

     Для удобной транспортировки и установления плиты перекрытия укомплектованы монтажными петлями или другими приспособлениями, их размещение на конструкции определяет заказчик. Проведение коммуникационных систем нуждается в обеспечении в плитах перекрытия отверстий размеры и размещение, которых определено в чертежах сопровождающих проектирование устройства захвата. Такие плиты не предполагают монтаж при помощи петель.

     Для подъема и монтажа плит перекрытия используют монтажные петли или  специальные захватные устройства, конструкцию которых устанавливает  изготовитель после согласования с  потребителем и проектной организацией. Расположение и размеры отверстий  в плитах принимают по чертежам, входящим в состав проектной документации захватного устройства для этих плит.

     Форма и размеры плит перекрытия также  должны соответствовать ранее сделанным  установленным рабочим чертежам на эти плиты. Конструктивную длину  и ширину плиты перекрытия принимают  согласно ГОСТ 28984 равному её соответствующему координационному размеру, уменьшенному на зазор между смежными плитами.

     Про размер плиты перекрытия необходимо знать: это высокая точность габаритных размеров и возможность изготовления различных типов размеров 

по длине  с любым шагом. Плита перекрытия делится па два вида по следующим  признакам, характеризующим их разновидности: по толщине плиты и по схеме опоры плиты на несущие конструкции здания.

     Плита перекрытия используются в зданиях  всех типов. Они производятся из бетона класса не ниже В15 и армируются обычной или предварительно напряжённой арматурой. Панели плит перекрытия кроме несущей способности также должны удовлетворять требованиям звукоизоляции. Для повышения звукоизоляционных свойств и снижения массы панели делают с пустотами или из лёгких бетонов на пористых заполнителях; применяют ребристые панели перекрытия со звукоизоляционными прослойками.

     Основные  преимущества их очевидны — плита  перекрытия имеет достаточно высокие  прочностные характеристики, а современная  технология производства плит всегда обеспечивает строгое соблюдение заданных геометрических параметров, что, безусловно, необходимо при использовании в  строительстве зданий различных  видов.

 

Расчёт  плиты перекрытия

1.1 Сбор нагрузки на 1 квадратный  метр плиты

                                                               Таблица1.

Плита
L1 1.4 м
L2 5 м
Lk=L22*15 4.97 м
Расчетная длина элемента lp=lk-0.12 4.85
 

                                                               Таблица 2.

Сбор  нагрузки на 1 квадратный метр плиты
№ Вид нагрузки толщина, м вес, кН/м3 Нормальная  нагрузка, кН/м2 коэффициент запаса прочности, γf Расчетная нагрузка, кН/м2
    h p qn гf qp
1 Постоянная  нагрузка
1.1 Собственный вес  плиты 0.22 25 5.5 1.1 6.05
1.2 Пол деревянный 0.02 8 0.16 1.1 0.176
1.3 Утеплитель 0.02 16 0.32 1.2 0.384
1.4 Звукоизоляция 0.02 5 0.1 1.2 0.12
1.5 ∑     6.08   6.73
2 Временные нагрузки
2.1 Кратковременные     3.8 1.3 4.94
2.2 Длительные      9.6 1.3 12.48
2.3 ∑     13.4   17.42
3 Полная нагрузка     19.48   24.15
 

 

1.2 Расчет чистой  нагрузки

                                                               Таблица 3

qn= qnполн*L1 27.272 кН/м Полная нормальная нагрузка
qr= qrполн*L1 33.81 кН/м Полная расчетная  нагрузка
 

 

 1.3 Расчет усилий                     

                                                               Таблица 4  

гn 0.95
Mn=qn*lp2* гn/8 76.18 кН*м Нормальный  момент
Mr=qr*lp2* гn/8 94.44 кН*м Расчетный момент
Qn=qn*lp* гn/2 62.83 кН Поперечная  сила от полной нормальной нагрузки
Qr=qr*lp* гn/2 77.89 кН Поперечная  сила от полной расчетной нагрузки
 

1.4 Расчет количества пустот             

                                                               Таблица 5

Принимаем плиту перекрытия высоты h 0.25 м с круглыми пустотами, и расстояние между ними S 0.025 м
расчетная ширина плиты bn’=L1-0.03 1.37 м
примем  круглые пустоты с d 0.159 м
n= bn’/(d+S) 9 n-количество постот
 

1.5 Расчет коэффициента характеризующего  деформативные свойства бетона

                                                               Таблица 6

щ=б’-0.008*Rb* гb  
б’ 0.85  
гb 0.9  
Rb 19 МПа
щ 0.7132  

     Данное  значение ω не попадает в интервал от 0 до 0,5 , тем самым мы показываем, что деформативные свойства бетона для данной конструкции допустимы и общая характеристика деформации имеет среднее значение. 

1.6 Расчет граничной относительной  высоты данной зоны и площади сечения арматуры

                                                               Таблица 7

Er=щ/(1+тss/тsp*(1- щ/1.1)) 0.513
тsr=Rs+400- тsp-∆тsp 451.75 MПа
тss 500 MПа
Rs 510 MПа
тsp=б’*Rsn*гb 420.75 MПа
Rsn 550 MПа  
∆тsp=1500* тsp/ Rs-1200 37.5 MПа
As=Mmax/ Rs*е*ho 0.001 м2
е 0.931
Mmax=Mr 94.44 кН*м
ho=h-a 0.19 м
 

 

      2. КОЛОННА

     Колонны изначально призваны не только поддерживать свод здания, но и служить элементом декора, создающего эффект устремления ввысь верхней части здания. Они могут использоваться как снаружи здания, так и в внутри помещения. В 'зависимости от целей, которые будут выполнять колонны, подбираются порода камня, способ изготовления колонны, размеры базы (основания) и капители (декоративная верхушка колонны).

     Колонны, несущие на себе свод здания, изготавливаются  из наиболее прочных пород гранита. Они могут быть отшлифованы до глянцевого блеска или покрыты полудрагоценными камнями - агатом или яшмой. Декоративные колонны чаще всего представлены полыми колоннами из гранита, мрамора  и базальта. В сочетании с изящной  капителью эти колонны способны украсить любое помещение или  здание.

     Колонна - ровесница первого человеческого  жилища. В настоящее время декоративная и опорная функции колонны  не равнозначны. Колонна все чаще играет роль украшения интерьера, подчеркивает его стилевую принадлежность и служит организации пространства. Она может  скрыть массивную несущую конструкцию, неудачно расположенные или сильно выступающие коммуникационные сооружения. Например, если требуется спрятать какую-нибудь неуместную трубу, то лучше  колонны способа для этого  еще не придумано. В декоративно-пространственных решениях обычно применяются парные или сдвоенные колонны. Пар может  быть несколько - 2, 3 и даже 4, если позволяет  площадь.

     Чаще  всего колонны встречаются в  интерьерах дворцового стиля. Они придают помещению, которое проникается образами нетленной классической красоты, торжественность и величие.

     Материалы и фактура колонн

     Сегодня цвету и фактуре колонн уделяют  особое внимание. Материалы, из которых они изготавливаются, делятся на искусственные и натуральные. К натуральным относятся: дерево, мрамор, гранит, травертин (из него построен древнеримский Колизей), известняк, малахит и др. Чаще всего колонны изготавливают из мрамора и гранита. Последний обладает очень низкой водопроницаемостью и устойчив к истиранию, поэтому колонны из гранита могут прослужить лет триста. Гранит - камень с зернистой фактурой с крупным, средним или мелким зерном. Мраморы, как и граниты, различаются величиной зерна. Более устойчивы к механическим воздействиям мелко- и среднезернистые породы. Они бывают однородными по строению (белые и серые) и неоднородными (все цветные мраморы). За исключением нескольких сортов, мрамор менее устойчив к воздействию внешней среды, чем гранит, - тускнеет, желтеет, даже крошится.

     Малахит - ярко-зеленый минерал, по строению напоминающий агат. Получил свое название от греческого «малакси» - мальва, поскольку его глубокий, насыщенный зеленый цвет несколько напоминает цвет листьев этого растения. Жадеит, нефрит, ониксы, яшма, лазурит, родонит относятся к полудрагоценным камням и идут только на облицовку колонн. Ни с чем не сравнимо благородство колонн из полупрозрачного оникса, плотной красноватой яшмы, зеленого и черного мрамора из Индии. Эти материалы рекомендуются для внутренней отделки зданий, в том числе и колонн, поскольку слишком дороги, чтобы подвергать их воздействию непогоды.

     Колонны могут быть изготовлены и из искусственных  материалов - прессованного  или  литого бетона,  искусственного  камня   и   композитных материалов.   Основу   так   называемого   искусственного   камня   составляет

     керамическая  или каменная крошка, к которой  кроме связующего, добавляют пигмент, кварцевый песок и т. д. Полиэфир, укрепленный стекловолокном и мраморной пылью,  представляет собой непористый  материал,  стойкий  к атмосферным воздействиям и влаге, и обладающий небольшим весом. Так, колонна  высотой  244  см  и  диаметром   20  см   выдерживает  статическую нагрузку до  5,5  т.  И  весит  при  этом  лишь 25   кг!  Рынок  строительных материалов    предлагает    также    изделия    из    полиуретана,    пластера    и стекловолокна. Эти пустотелые колонны можно из декоративных превратить в несущие. Делается это либо путем поэтапной заливки бетоном, либо металлическим армированием.

     Поверхность колонны может быть гладкой пли каннелированной. Для классической - более характерна гладкая фактура - ровная, слегка шероховатая поверхность гранита или известняка со следами обработки абразивным инструментом. Особенно ценится такая обработка, которая позволяет выявить красоту природного камня, сохраняя его цвет и текстуру. В деле воспроизведения орнаментов, украшающих капители колонн, искусственные материалы обладают более широкими возможностями, чем натуральные. Техника их изготовления похожа на применяемую в лепнине. Важно, чтобы колонны, как и весь дом, были выполнены в едином стиле и материалах. Это создаст ощущение цельности пространства.

 

Расчет  монолитной центрально-нагруженной  колонны

      2.1 Грузовая площадь

                                                               Таблица 8

Агр=l*b 16 м2
l 4 м
b 4 м

      2.2 Расчет ригеля

                                                               Таблица 9

hp=b*0.1 0.4 м Высота ригеля
bp=0.4*hp 0.16 м Ширина ригеля
 

2.3 Расчет массы ригеля на 1 погонный  метр

                                                               Таблица 10

mp=hp*bp*p 160 кг Масса ригеля на 1 погонный метр
p 2500 кг/м2 Вес балки действующий на грузовой площади
Общая рабочая масса  
M=mp/1 40 кг/м      
  hk=bk 0.4
 

2.4 Расчет высоты первого этажа  колонны

                                                               Таблица 11

lk=0.7*H 1.68 м
H=ln+hp 2,4 м
 

 

 2.5 Сбор нагрузок  на колонну 

                                                               Таблица 12

№ Вид нагрузки толщина, м вес, кН/м3 нормальная  нагрузка, кН/м3 коэффициент запаса прочности Расчетная нагрузка, кН/м2
    h p qn γf qp
  Нагрузка  от покрытия
1 Постоянные  нагрузки
1.1 Рулонный ковер  из 3-х слоев рубероида 0.02 0.3 0.006 1.2 0.0072
1.2 Цементная стяжка 0.02 0.5 0.01 1.3 0.013
1.3 Утеплитель  0.05 0.5 0.025 1.2 0.03
1.4 Пароизоляция 0.05 0.5 0.025 1.2 0.03
1.5 Плита перекрытия 0.22 25 5.5 1.1 6.05
1.6 Ригель  2.5 0.4 1 1.1 1.1
1.7 ∑     6.57   7.23
2 Временные нагрузки
2.1 кратковремменые     0.7 1.4 0.98
2.2 длительные     0.3 1.4 0.42
2.3 ∑     1   1.4
2.4 ∑1     7.57   8.63
3 Нагрузка  от перекрытия
Постоянная  нагрузка
3.1 Собственный вес  плиты 0.22 25 5.5 1.1 6.05
3.2 Пол деревянный 0.02 8 0.16 1.1 0.176
3.3 Утеплитель  0.02 16 0.32 1.2 0.384
3.4 Звукоизоляция 0.02 5 0.1 1.2 0.12
3.5 ∑     6.08   6.73
4 Временные нагрузки
4.1 Кратковремменые     3.8 1.3 4.94
4.2 Длительные      9.6 1.3 12.48
4.3 ∑     13.4   17.42
5 ∑11     19.48   24.15
6 ∑1+∑11     27.05   32.78
Проектирование одноэтажного промышленного здания. 4