Реферат: Железобетонные конструкции зданий и сооружений

Пространственная жесткость и устойчивость одноэтажного каркасного здания обеспечивается защемлением колонн в фундаментах. В поперечном направлении пространственная жесткость обеспечивается поперечными рамами, в продольном направлении продольными рамами, образованными колоннами, элементами покрытия и вертикальными связями.

Сетка колонн одноэтажного каркасного здания с мостовыми кранами в зависимости от технологического процесса может быть 6×18; 6×24; 6×30; 12×18; 12×24; 12×30.

Шаг колонн в промышленных зданиях преимущественно применяется 12-тиметровым. Если при этом шаге используются стеновые панели длиной 6 метров, то по наружным осям здания, кроме основных колонн устанавливаются промежуточные (факферховые) колонны специально для установки стеновых панелей. При шаге колонн 12 метров возможен шаг ригелей 6 метров. При этом в качестве промежуточной опоры используются подстропильные фермы. Они опираются на рабочие колонны по продольным осям здания и несут нагрузку от стропильной конструкции (фермы).

Ригели поперечных рам могут быть в виде: сплошных или сквозных балок, с параллельными поясами или двускатными, в виде ферм с параллельными поясами, треугольными, арочными, сегментными. Соединение ригелей с колоннами может быть жестким или шарнирным. При пролетах до 18м применяются предварительно напряженные балки, при пролетах 24-30 метров - фермы.

Колонны каркасного здания могут быть: сплошными, прямоугольного сечения или сквозными двухветвевыми.

Сплошные колонны применяются в случаях когда в здании устанавливается мостовой кран с грузоподъемностью до 30 тонн и относительно небольшой высоте здания до 12 метров.

Сквозные или 2-хветвевые колонны устанавливаются в тех случаях когда, в здании устанавливается мостовой кран больше 30 тонн и высоте здания более 12 метров.

Высота надкрановой части колонн принимается равной: от 380 до 600 мм, ширина принимается равной: от 400 до 600 мм.

Высота сечения подкрановой части колонны  высоты колонны Н.

Для 2-хветвевых колонн, для средних колонн принимается  мм и для крайних колонн 2-хветвевых мм. При этом высота сечения ветви 2-хветвевой колонны мм, а ширина сечения всей 2-хветвевой колонны  мм. Расстояние между осями распорок 2-хветвевой колонны

При производстве колонн применяется бетон классов В15…В30, а также арматура A-III(рабочая), конструктивная и поперечная A-I; A-II.

Для обеспечения пространственной жесткости каркасов в зданиях применяются системы вертикальных и горизонтальных связей.

Связи выполняются из стальных профилей и служат для:

1.       придания устойчивости сжатым поясам ригелей поперечных рам;

.        восприятия ветровых нагрузок действующих на торец рам;

.        восприятия сейсмичных нагрузок;

.        восприятия тормозных усилий мостовых кранов.

Система вертикальных связей в продольном направлении в здании.

1.       Связи по стропильным конструкциям (балкам, фермам) устанавливаются в приторцевой части здания.

.        Вертикальная связь по колоннам называется портальной связью. Устанавливается в средней части здания или температурного блока.

.        Стропильные конструкции установленные на колонны.

.        Надкрановая часть колонны.

.        Подкрановая часть колонны.

.        Подкрановая балка.

В - шаг колонны

Горизонтальные связи по верхнему и нижнему поясам стропильных конструкций в торцевой части здания служат для создания жесткого диска покрытия здания.

Подкрановая балка в промышленном здании из сборного железобетона служит в качестве опоры мостового крана. Подкрановая балка устанавливается на консоли колонн и имеет двутавровую форму сечения. Высота сечения подкрановой балки назначается следующим образом:

Толщина верхней полки

Ширина верхней полки

1.       Колонна.

.        Подкрановая консоль колонны.

.        Подкрановая балка.

.        Рельс.

.        Мостовой кран.

.        Тележка мостового крана.

Расчет поперечной рамы сборного железобетонного одноэтажного производственного здания

Целью расчета поперечной рамы является определение усилий и перемещений в ее элементах, конструировании и обеспечении ее пространственной работы.

Расчетная схема поперечной рамы представляет собой колонны защемленные в фундамент и шарнирно опирающиеся на них ригели.

Постоянная нагрузка от веса строительных и подстропильных конструкций, панелей перекрытия и снега передается на колонны как вертикальная сила и . На крайние колонны действует нагрузка от стеновых панелей . Данная нагрузка принимается с эксцентриситетом

где:  - толщина стеновой панели;

 - высота сечения колонны.

В сечениях колонн ниже перекрытия и выше подкрановой консоли возникают моменты и :

где: 

где:  - высота сечения подкрановой части колонны;

 - высота сечения надкрановой части колонны;

 - собственный вес верхней части колонны;

 - сосредоточенная ветровая нагрузка приходящаяся на кровлю здания;

 - равномерно распределенная ветровая нагрузка действующая на стены здания;

- пролет рамы;

- общая высота колонны;

- высота подкрановой части колонны;

 - высота надкрановой части колонны;

- момент инерции подкрановой части колонны;

 - момент инерции надкрановой части колонны.

Временная ветровая нагрузка передающаяся на конструкции покрытия здания выше колонн приводятся к сосредоточенной горизонтальной силе W,приложенной на уровне верха рамы.

 - ветровая нагрузка на стены здания с ветреной стороны;

 - ветровая нагрузка на стены здания с подветренной стороны.

Нагрузки от мостовых кранов назначаются с учетом положения крана и тележки с грузом на нем.

 - максимальная нагрузка от крана, когда тележка с грузом находится вблизи подкрановой балки;

 - давление от крана с противоположной стороны.

Суммарное давление на 4 колеса крана составляет:

где:  - вес груза;

 - собственный вес моста;

 - собственный вес тележки.

Нагрузка на крайнюю колонну вычисляется от двух максимально сближенных кранов по линии влияния опорных реакций. При этом одно из колес должно располагаться на оси колонны.

Нагрузка  на среднюю колонну суммируется от четырех кранов, при этом максимальная нагрузка от крана учитывается с одного пролета, а минимальная с соседнего.

Вертикальное давление от кранов передается на колонны с эксцентриситетом :

-       для крайней колонны ;

-       для средней колонны

 - расстояние от оси подкрановой балки до оси колонны.

Таким образом, моменты, возникающие от действия крановой нагрузки:

Горизонтальная нагрузка  от торможения крана определяется в зависимости от жесткого и гибкого подвеса груза, как правило, данная нагрузка приводится в табличной форме и выбирается при проектировании железобетонных конструкций зданий и сооружений в зависимости от технологического процесса проектируемого здания.

Расчет рамы производится по методу перемещений

В расчетную схему поперечной рамы вводится дополнительная связь. Концам колонны придается смещение . Это единичное смещение. Далее определяется реакция в опорах и узлах от данного смещения.

Реакции от действия усилий , изгибающих моментов и , а также силы торможения  равны:

где:

Доля горизонтальных реакций, принадлежащая одной колонне, зависит от ее жесткости и числа колонн в раме. Для расчетной i-той колонны рамы реакция равна:

где:

Расчетное усилие в колоннах, по которым определяется сечение арматуры, вычисляется с учетом трех невыгодных сочетаний нагрузок.

.        Первое сочетание: наибольший положительный момент и соответствующая продольная сила .