Скачать

Покрытие зерносклада

Пермский Государственный Технический Университет

Строительный факультет

Кафедра Строительных Конструкций

ПЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

К курсовому проекту по дисциплине

Конструкции из дерева и пластмасс

Выполнил:Голубев А.Г.

Проверил: Осетрин А.В.

Пермь 2009


Задание на проектирование

Рис. 1 Геометрическая схема конструкции

Табл.1 Основные исходные данные

Наименование
ММесто строительстваг. Архангельск
АШаг конструкций3,0 м
КРасчетный пролет60 м
СДиаметр купола-
ИВысота арокf/l= 2/3
МДлина здания72 м
ОМатериал обшивок панелейФанера ФСФ
ВСредний слой панелиПенопласт ФРП-1

Геометрическая схема арки

Стрела подъема арки f=(2/3)l=2∙60/3=40 м;

Длина хорды полуарки

Стрела подъема полуарки fo= 5 м > so/15= 4,33 м;

Радиус оси полуарки ;

Центральный угол φ ; φ= 45о14’.

Длина дуги полуарки

По рис.1

tgα=40/30=1,33; α=53о7’;

φo= 90о- αφ/2 = 90о - 53о7’ - 22о37’ = 14о16’;

l1/2=R cosφo= 63,0 м

H1=R sinφo= 16,0 м

Компоновка плиты

Плиты покрытия укладываются непосредственно по несущим конструкциям, длина плиты равна шагу несущих конструкций – 3,0 м.

Ширина плиты принимается – 1,5 м.

Фанера на смоляном фенолформальдегидном клее по ГОСТ 3916 марки ФСФ. Листы берем размерами 1500х1500, стыкуя их по длине панели. Обшивки проектируем наименьшей допустимой толщины: верхнюю из семислойной фанеры толщиной 9 мм, нижнюю из пятислойной толщиной 6 мм

Стыки обшивок выполняем впритык с накладками.

Высота плиты h

Каркас плит состоит из продольных и поперечных ребер.

Ребра принимаем из ели 2-го сорта.

По сортаменту принимаем доски 50х150 мм.

После острожки кромок размеры ребер 50х144 мм.

Шаг продольных ребер конструктивно назначаем 48 см.

Учитывая размеры стандартных асбестоцементных листов ставим в плите два поперечных ребра.

На внутреннюю обшивку, изнутри, нанести окрасочную пароизоляцию из битумно-резиновой мастики.

Вентиляция в плитах осуществляется вдоль и поперек плит через вентиляционные отверстия в ребрах.

Теплотехнический расчет плиты

Место строительства: г. Архангельск

Температура наиболее холодной пятидневки с обеспеченностью 0,92:

text=-31°С;

Средняя температура наружного воздуха отопительного периода:

tht=-4,4°С;

Продолжительность отопительного периода со среднесуточной темпера-турой ≤8°С: zht=253 суток;

Расчетная средняя температура внутреннего воздуха: tint=+12°С;

Зона влажности: 1 (влажная);

Влажностный режим помещений: нормальный (75%);

Условия эксплуатации: Б (нормальный);


Табл. 2 Расчетные формулы, а также значения величин и коэффициентов приняты по СНиП 23-02-2003 Тепловая защита зданий (2).

Наименование слоя

Рулонный ковёр (2 слоя рубероида)6000,0100,170,059
Фанера ФСФ (ГОСТ 3916-69)7000,0090,180,050
Пенопласт ФРП-1 (ГОСТ 20916-75)75Х0,04
Фанера ФСФ (ГОСТ 3916-69)7000,0060,180,033

Принимаем толщину утеплителя согласно ГОСТ 20916 - 100 мм.

Сбор нагрузок на плиту (кН/м2)

Табл. 3 Сбор нагрузок выполняем в табличной форме в соответствии со СНиП 2.01.07-85* Нагрузки и воздействия (1):

N

п/п

Наименование нагрузки

Единицы

измерения

Нормативная

нагрузка

gf

Расчетная

нагрузка

IПостоянные:

1Кровля 2 слоя рубероида

кН/м2

0,1001,30,130
2

Собственный вес продольных ребер:

кН/м2

0,0881,10,097
3

Собственный вес поперечных ребер:

кН/м2

0,0191,10,021
4

Верхняя и нижняя обшивки из фанеры

кН/м2

0,0981,10,108
5

Утеплитель: Пенопласт ФРП-1

кН/м2

0,0751,20,090

ИТОГО: qпокр

кН/м2

0,3800,446
IIВременные:

кН/м2

3,7975,424
6

Снеговая

7

Ветровая кН/м2

кН/м2

0,1861,40,260
ВСЕГО q

кН/м2

4,3636,130

Снеговая нагрузка

Полное расчетное значение снеговой нагрузки S на горизонтальную проекцию покрытия определяем по формуле

Sg=2,4 кН/м2 – расчетное значение веса снегового покрова на 1 м2 горизонтальной поверхности земли (г Архангельск – IV снеговой район);

Схему распределения снеговой нагрузки и значения коэффициента m принимаем в соответствии с приложением 3 СНиП Нагрузки и воздействия (1), при этом промежуточные значения коэффициента m определяем линейной интерполяцией.


Рис. 2 Схема распределения снеговой нагрузки

Для покрытий в виде стрельчатых арок

m1=cos 1,8a;

m2 = 2,4 sin 1,4a,

где a — уклон покрытия, град

Табл. 4 Коэффициенты m

Номер сеченияa, град

m1

m2

4

50 о0’

02,26
5

41 о4’

0,282,02
6

30 о30’

0,581,63

Ветровая нагрузка

Нормативное значение средней составляющей ветровой нагрузки wm на высоте z над поверхностью земли

w0= 0,30 кН/м2 нормативное значение ветрового давления;

(г. Архангельск – II ветровой район)

k– коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления по высоте в зависимости от типа местности;

(местность тип В – городские территории, лесные массивы и другие местности равномерно покрытые препятствиями)

Табл. 5 Коэффициент k

Высота z, м£ 5102040
Коэффициент k0,50,650,851,1

00,030,020,0125

сe - аэродинамический коэффициент внешнего давления, принимаем по обязательному приложению 4 СНиП Нагрузки и воздействия (1), где стрелками показано направление ветра. Знак "плюс" у коэффициентов сe соответствует направлению давления ветра на соответствующую поверхность, знак "минус" — от поверхности. Промежуточные значения нагрузок следует определять линейной интерполяцией.

gf – коэффициент надежности по нагрузке. gf = 1,4

Согласно приложению 4 СНиП (1) ветровую нагрузку для здания со сводчатым очертанием покрытия находим значения коэффициентов се на двух участках

1 участок - ;

2 участок -

На каждом участке находим средний коэффициент:

- протяженность участка с однозначной эпюрой на определенном участке.

- тангенс угла наклона эпюры ветрового давления на участке с однозначной эпюрой.

;

;

;

;

Расчетные значения ветровой нагрузки

;

;

;

;

;

;

;

Рис. 3 Схема аэродинамических коэффициентов и коэффициентов k.

Статический расчет плиты покрытия

Фанерные панели рассчитываются только на воздействия нагрузок как плиты, свободно лежащие на двух опорах, и как элементы цельного коробчатого сечения, приведенного к наиболее напряженному материалу – фанере.

Рис.4 Поперечное сечение плиты

Ширина площадки опирания на верхний пояс несущей конструкции 8 см, расчетный пролет плиты: .

Плита рассчитывается как балка на 2-х опорах.

Равномерно распределенная нормативная нагрузка равна = 4,363·1,5 = 6,545 кН/м;

Равномерно распределенная расчетная нагрузка равна = 6,130·1,5 = 9,195 кН/м;

Расчетный изгибаемый момент: ;

Поперечная сила: ;

Определение геометрических характеристик расчетного сечения плиты

Расчет конструкции плиты выполняем по методу приведенного поперечного сечения в соответствии с п.4.23 СНиП II-25-80 Деревянные конструкции (3).

Приведенная ширина панели

= 0,9·3·bo+4·bp= 0,9·129 + 20= 136,1 см;

где = 3·43= 129 см – суммарная ширина фанерных полок,

= 4·5 =20 см – суммарная ширина ребер панели,

Площадь поперечных сечений:

- верхней полки 0,9·136,1= 122,49 см2;

- нижней полки 0,6136,1= 81,66 см2;

Отношение модуля упругости материалов полок и ребер


; ;

Площадь сечения панели, приведенная к материалу и ширине верхней полки

= 81,66·1,12+122,49+288·1,18= 553,79 см2;

Расстояние от нижней грани панели до центра тяжести приведенного сечения

см;

Расстояние от верхней грани панели до центра тяжести приведенного сечения h- yo= 15,9 - 8,25 = 7,65 см.

Приведенный момент инерции (собственными моментами инерции фанерных полок пренебрегаем):

=122,49·(7,65-0,45)2+81,66·1,12·(8,25-0,3)2+(5·14,43/12)·1,18++288·1,18·(8,25-0,6-14,4/2)2=18070 см4;

Приведенные моменты сопротивления

см3; см3;


Напряжения и прогибы

- в нижней полке

,

=1,35 кН/см2 – расчетное сопротивление фанеры на растяжение, табл. 10 СНиП II-25-80 Деревянные конструкции (3);

=0,6 – наличие стыков фанерных листов по длине панели.

.

- напряжения скалывания в клеевых швах между шпонами фанеры

,

=0,06 кН/см2– расчетное сопротивление скалыванию клеевых швов между шпонами фанеры, табл. 10 СНиП II-25-80 Деревянные конструкции (3);

.

- устойчивость верхней сжатой полки


,

,

=1,0 кН/см2 – расчетное сопротивление фанеры сжатию, табл. 10

СНиП II-25-80 Деревянные конструкции (3);

.

- Проверка верхней полки панели на местный изгиб от действия сосредоточенной силы Р=1,0·1,2=1,2 кН. Фанерную полку рассчитываем как пластинку, защемленную в местах приклейки к ребрам.

Груз Р считаем распределенным на ширину 100 см.

;

;

=0,5 кН/см2 – расчетное сопротивление фанеры на изгиб поперек волокон рубашки, табл. 10 СНиП II-25-80 Деревянные конструкции (3);

.


- прогиб панели от нормативной нагрузки

;

Проверка панели на жесткость

;

;

.

Вывод: Подобранное сечение удовлетворяет условиям прочности и жесткости.

Расчет арки

Зерносклад пролетом 60 м представляет собой стрельчатую арку. Геометрическая схема – трехшарнирная статически определимая арка.

Сбор нагрузок на несущие элементы арки

Несущий элемент арки – клееная деревянная балка прямоугольного сечения.

Шаг арок – 3 м.

Ширина сбора нагрузок – 3 м.

Постоянные нагрузки

Нормативная нагрузка от собственной массы несущей конструкции вычисляется приблизительно по эмпирической формуле:


кН/м2;

kсм= 3 – коэффициент собственной массы конструкции;

кН/м2 – нормативная нагрузка от массы покрытия;

кН/м2 – нормативная снеговая нагрузка;

кН/м2;

Сосредоточенный груз от тельфераPн=30 кН, P=30·1,2=36 кН

Подсчет нагрузки сводим в табл.6.

Табл. 6 Нагрузка на арку

Вид нагрузки

Постоянная,

кН/м

Снеговая,

кН/м

От тельфера,

кН

Ветровая,

кН/м

Нормативная

(0,38+0,917)·3=

=3,891

2,4·3·0,7·μ=5,04·μ30

0,3·3·k·c=

=0,9·k·c

Расчетная

(0,446+1,01)·3=

=4,368

2,4·3·μ=7,2·μ36

0,3·3·1,4·k·c=

=1,26·k·c

Рис.5 Схема арки


Рис.6 Эпюра продольных сил (постоянная нагрузка)

Рис.7 Эпюра продольных сил (Снеговая нагрузка – 1 вар.)


Рис.8 Эпюра продольных сил (Снеговая нагрузка – 2 вар.)

Рис.9 Эпюра продольных сил (от тельфера)


Расчет сочетаний нагрузок

Расчет сочетаний усилий производим по правилам строительной механики на ЭВМ с использованием расчетного комплекса "Лира Windows 9.0"

Сочетание нагрузок

Расчетные сочетания усилий принимаются в соответствии с п.п. 1.10.-1.13.СНиП 2.01.07-85*. Нагрузки и воздействия (1). Расчет ведется на одно или несколько основных сочетаний.

Табл. 7 РСУ

№ элем№ сеченТип РСУКритерийN (кН)My (кН*м)Qz (кН)№№ загруж
1122-524.9410.000-30.1111 3 4
11113-203.2000.00021.7771 5
1211-159.520124.5371.7831 5
1222-481.261-397.526-45.0931 3 4
1225-481.261-397.526-45.0931 3 4
1216-159.520124.5371.7831 5
2111-156.959124.53728.5211 5
2122-482.005-397.52636.2891 3 4
2125-482.005-397.52636.2891 3 4
2116-156.959124.53728.5211 5
21213-431.623-208.57643.5571 3 5
2211-113.279270.805-2.8351 5
2222-438.325-119.79812.4831 3 4
2225-438.325-119.79812.4831 3 4
2216-113.279270.805-2.8351 5
22113-431.458-22.68916.3771 3
22214-189.99311.145-7.8221 2 4 5
3111-112.551270.80513.1341 5
3122-432.207-119.79874.0391 3 4
3125-432.207-119.79874.0391 3 4
3116-112.551270.80513.1341 5
31113-424.860-22.68976.9281 3
3221-356.925514.20043.4711 3 5
3226-356.925514.20043.4711 3 5
32113-399.526465.42558.0581 3
32114-87.217277.156-11.3771 5
32218-406.873347.42355.1701 3 4
4121-347.596514.20091.9891 3 5
4126-347.596514.20091.9891 3 5
41113-387.795465.425112.2791 3
41218-395.469347.423110.4251 3 4
4211-245.429881.358-27.9111 3
4216-245.429881.358-27.9111 3
42214-210.776823.516-28.8261 3 5
42218-258.649772.727-24.3051 3 4
5111-246.635881.35813.6371 3
5116-246.635881.35813.6371 3
51213-149.980155.73120.8161 2 4
51114-58.189205.735-5.1381 5
51218-259.062772.72719.4101 3 4
5222-141.1050.000-144.2141 3 4
52114-124.0790.000-156.3651 3
6122-201.4170.00060.5521 3 4
61113-187.5650.00068.3011 3
6211-87.114234.043-1.6541
6222-257.717-37.742-47.5431 3 4 5
6225-257.717-37.742-47.5431 3 4 5
6216-87.114234.043-1.6541
62218-275.783120.025-42.6041 3 4
7111-117.608208.69917.9931
7122-346.192-418.12172.6071 3 4 5
7125-346.192-418.12172.6071 3 4 5
7116-117.608208.69917.9931
71113-353.801-164.33578.8051 3
71218-363.174-250.84878.6241 3 4
7211-86.158234.043-12.9761
7222-262.040-37.7423.6561 3 4 5
7225-262.040-37.7423.6561 3 4 5
7216-86.158234.043-12.9761
72218-279.022120.025-4.2421 3 4
8111-144.299128.16720.5701
8122-378.212-652.76040.4241 3 4 5
8125-378.212-652.76040.4241 3 4 5
8116-144.299128.16720.5701
81113-386.598-446.34648.4291 3
81218-395.858-522.27246.9661 3 4
8211-118.964208.6991.7011
8222-352.877-418.12124.4641 3 4 5
8225-352.877-418.12124.4641 3 4 5
8216-118.964208.6991.7011
82113-361.264-164.33529.5601 3
82114-99.35722.840-2.3351 5
82218-370.524-250.84828.0961 3 4
9122-423.817-615.9386.7321 3 4 5
9125-423.817-615.9386.7321 3 4 5
91113-189.437-8.07723.8661
91218-442.208-552.98614.6001 3 4
9211-145.757128.1670.0601
9222-380.137-652.760-13.1991 3 4 5
9225-380.137-652.760-13.1991 3 4 5
9216-145.757128.1670.0601
92218-398.528-522.272-9.2061 3 4
10122-482.0690.000-44.8161 3 4
101113-234.4360.0006.7271
101214-462.6190.000-52.0551 3 4 5
10222-418.939-615.938-64.4681 3 4 5
10225-418.939-615.938-64.4681 3 4 5
102218-438.389-552.986-59.7981 3 4

Список используемой литературы

1. СНиП 2.01.07-85*. Нагрузки и воздействия. – М.:ГП ЦПП, 1996.- 44с.

2. СНиП 23-02-2003. Тепловая защита зданий.

3. СНиП II-25-80. Деревянные конструкции.- М., 1983.

3. СНиП II-23-81. Стальные конструкции: М., 1990.

4. Рохлин И.А., Лукашенко И.А., Айзен А.М. Справочник конструктора-строителя. Киев, 1963, с. 192.

5. А..В. Калугин. Деревянные конструкции. Учеб. пособие (конспект лекций).-М.: Издательство АСВ, 2003.-224 с., с илл.