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/м2

кН/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.