Курсовая работа: 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 М Место строительства г. Архангельск А Шаг конструкций 3,0 м К Расчетный пролет 60 м С Диаметр купола - И Высота арок f/l= 2/3 М Длина здания 72 м О Материал обшивок панелей Фанера ФСФ В Средний слой панели Пенопласт 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- α – φ/2 = 90о - 53о7’ - 22о37’ = 14о16’;
l1/2=R cos φo = 63,0 м
H1=R sin φo = 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) 600 0,010 0,17 0,059 Фанера ФСФ (ГОСТ 3916-69) 700 0,009 0,18 0,050 Пенопласт ФРП-1 (ГОСТ 20916-75) 75 Х 0,04 Фанера ФСФ (ГОСТ 3916-69) 700 0,006 0,18 0,033
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
I Постоянные: 1 Кровля 2 слоя рубероида кН/м2
0,100 1,3 0,130 2 Собственный вес продольных ребер:
кН/м2
0,088 1,1 0,097 3 Собственный вес поперечных ребер:
кН/м2
0,019 1,1 0,021 4 Верхняя и нижняя обшивки из фанеры
кН/м2
0,098 1,1 0,108 5 Утеплитель: Пенопласт ФРП-1
кН/м2
0,075 1,2 0,090 ИТОГО: qпокр
кН/м2
0,380 0,446 II Временные: кН/м2
3,797 5,424 6 Снеговая
7 Ветровая
кН/м2кН/м2
0,186 1,4 0,260 ВСЕГО q кН/м2
4,363 6,130
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 сечения a, град
m1
m2
4 50 о0’
0 2,26 5 41 о4’
0,28 2,02 6 30 о30’
0,58 1,63
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 Ј 5
10 20 40 Коэффициент k 0,5 0,65 0,85 1,1 
0 0,03 0,02 0,0125
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 тельфера Pн=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·μ
30 0,3·3·k·c=
=0,9·k·c
Расчетная (0,446+1,01)·3=
=4,368
2,4·3·μ=7,2·μ
36 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 № сечен Тип РСУ Критерий N (кН) My (кН*м) Qz (кН) №№ загруж 1 1 2 2 -524.941 0.000 -30.111 1 3 4 1 1 1 13 -203.200 0.000 21.777 1 5 1 2 1 1 -159.520 124.537 1.783 1 5 1 2 2 2 -481.261 -397.526 -45.093 1 3 4 1 2 2 5 -481.261 -397.526 -45.093 1 3 4 1 2 1 6 -159.520 124.537 1.783 1 5 2 1 1 1 -156.959 124.537 28.521 1 5 2 1 2 2 -482.005 -397.526 36.289 1 3 4 2 1 2 5 -482.005 -397.526 36.289 1 3 4 2 1 1 6 -156.959 124.537 28.521 1 5 2 1 2 13 -431.623 -208.576 43.557 1 3 5 2 2 1 1 -113.279 270.805 -2.835 1 5 2 2 2 2 -438.325 -119.798 12.483 1 3 4 2 2 2 5 -438.325 -119.798 12.483 1 3 4 2 2 1 6 -113.279 270.805 -2.835 1 5 2 2 1 13 -431.458 -22.689 16.377 1 3 2 2 2 14 -189.993 11.145 -7.822 1 2 4 5 3 1 1 1 -112.551 270.805 13.134 1 5 3 1 2 2 -432.207 -119.798 74.039 1 3 4 3 1 2 5 -432.207 -119.798 74.039 1 3 4 3 1 1 6 -112.551 270.805 13.134 1 5 3 1 1 13 -424.860 -22.689 76.928 1 3 3 2 2 1 -356.925 514.200 43.471 1 3 5 3 2 2 6 -356.925 514.200 43.471 1 3 5 3 2 1 13 -399.526 465.425 58.058 1 3 3 2 1 14 -87.217 277.156 -11.377 1 5 3 2 2 18 -406.873 347.423 55.170 1 3 4 4 1 2 1 -347.596 514.200 91.989 1 3 5 4 1 2 6 -347.596 514.200 91.989 1 3 5 4 1 1 13 -387.795 465.425 112.279 1 3 4 1 2 18 -395.469 347.423 110.425 1 3 4 4 2 1 1 -245.429 881.358 -27.911 1 3 4 2 1 6 -245.429 881.358 -27.911 1 3 4 2 2 14 -210.776 823.516 -28.826 1 3 5 4 2 2 18 -258.649 772.727 -24.305 1 3 4 5 1 1 1 -246.635 881.358 13.637 1 3 5 1 1 6 -246.635 881.358 13.637 1 3 5 1 2 13 -149.980 155.731 20.816 1 2 4 5 1 1 14 -58.189 205.735 -5.138 1 5 5 1 2 18 -259.062 772.727 19.410 1 3 4 5 2 2 2 -141.105 0.000 -144.214 1 3 4 5 2 1 14 -124.079 0.000 -156.365 1 3 6 1 2 2 -201.417 0.000 60.552 1 3 4 6 1 1 13 -187.565 0.000 68.301 1 3 6 2 1 1 -87.114 234.043 -1.654 1 6 2 2 2 -257.717 -37.742 -47.543 1 3 4 5 6 2 2 5 -257.717 -37.742 -47.543 1 3 4 5 6 2 1 6 -87.114 234.043 -1.654 1 6 2 2 18 -275.783 120.025 -42.604 1 3 4 7 1 1 1 -117.608 208.699 17.993 1 7 1 2 2 -346.192 -418.121 72.607 1 3 4 5 7 1 2 5 -346.192 -418.121 72.607 1 3 4 5 7 1 1 6 -117.608 208.699 17.993 1 7 1 1 13 -353.801 -164.335 78.805 1 3 7 1 2 18 -363.174 -250.848 78.624 1 3 4 7 2 1 1 -86.158 234.043 -12.976 1 7 2 2 2 -262.040 -37.742 3.656 1 3 4 5 7 2 2 5 -262.040 -37.742 3.656 1 3 4 5 7 2 1 6 -86.158 234.043 -12.976 1 7 2 2 18 -279.022 120.025 -4.242 1 3 4 8 1 1 1 -144.299 128.167 20.570 1 8 1 2 2 -378.212 -652.760 40.424 1 3 4 5 8 1 2 5 -378.212 -652.760 40.424 1 3 4 5 8 1 1 6 -144.299 128.167 20.570 1 8 1 1 13 -386.598 -446.346 48.429 1 3 8 1 2 18 -395.858 -522.272 46.966 1 3 4 8 2 1 1 -118.964 208.699 1.701 1 8 2 2 2 -352.877 -418.121 24.464 1 3 4 5 8 2 2 5 -352.877 -418.121 24.464 1 3 4 5 8 2 1 6 -118.964 208.699 1.701 1 8 2 1 13 -361.264 -164.335 29.560 1 3 8 2 1 14 -99.357 22.840 -2.335 1 5 8 2 2 18 -370.524 -250.848 28.096 1 3 4 9 1 2 2 -423.817 -615.938 6.732 1 3 4 5 9 1 2 5 -423.817 -615.938 6.732 1 3 4 5 9 1 1 13 -189.437 -8.077 23.866 1 9 1 2 18 -442.208 -552.986 14.600 1 3 4 9 2 1 1 -145.757 128.167 0.060 1 9 2 2 2 -380.137 -652.760 -13.199 1 3 4 5 9 2 2 5 -380.137 -652.760 -13.199 1 3 4 5 9 2 1 6 -145.757 128.167 0.060 1 9 2 2 18 -398.528 -522.272 -9.206 1 3 4 10 1 2 2 -482.069 0.000 -44.816 1 3 4 10 1 1 13 -234.436 0.000 6.727 1 10 1 2 14 -462.619 0.000 -52.055 1 3 4 5 10 2 2 2 -418.939 -615.938 -64.468 1 3 4 5 10 2 2 5 -418.939 -615.938 -64.468 1 3 4 5 10 2 2 18 -438.389 -552.986 -59.798 1 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.