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 Фi
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 f_o= 5 м > s_o/15= 4,33 м;

Радиус оси полуарки ;

Центральный угол φ ; φ= 45^о14тАЩ.

Длина дуги полуарки

По рис.1

tgα=40/30=1,33; α=53^о7тАЩ;

φ_o= 90^о- α тАУφ/2 = 90^о - 53^о7тАЩ - 22^о37тАЩ = 14^о16тАЩ;

l₁/2=R cosφ_o= 63,0 м

H₁=R sinφ_o= 16,0 м

Компоновка плиты

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

Ширина плиты принимается тАУ 1,5 м.

Фанера на смоляном фенолформальдегидном клее по ГОСТ 3916 марки Фi. 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:

t_ext=-31В°С;

Средняя температура наружного воздуха отопительного периода:

t_ht=-4,4В°С;

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

Расчетная средняя температура внутреннего воздуха: t_int=+12В°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 Фi (ГОСТ 3916-69)	700	0,009	0,18	0,050
Пенопласт ФРП-1 (ГОСТ 20916-75)	75	Х	0,04
Фанера Фi (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	g_f	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: q_покр		кН/м²	0,380		0,446
II	Временные:	кН/м²	3,797		5,424
6	Снеговая	кН/м²	3,797		5,424
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

S_g=2,4 кН/м² тАУ расчетное значение веса снегового покрова на 1 м² горизонтальной поверхности земли (г Архангельск тАУ 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 тАФ уклон покрытия, град

Табл. 4 Коэффициенты m

Номер сечения	a, град	m₁	m₂
4	50^о0тАЩ	0	2,26
5	41^о4тАЩ	0,28	2,02
6	30^о30тАЩ	0,58	1,63

Ветровая нагрузка

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

w₀= 0,30 кН/м²тАУ нормативное значение ветрового давления;

(г. Архангельск тАУ II ветровой район)

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

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

Табл. 5 Коэффициент k

Высота z, м	£ 5	10	20	40
Коэффициент k	0,5	0,65	0,85	1,1
	0	0,03	0,02	0,0125

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

g_f тАУ коэффициент надежности по нагрузке. g_f = 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 тАУ 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 = 4,363В·1,5 = 6,545 кН/м;

Равномерно распределенная расчетная нагрузка равна = 6,130В·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

= 0,9В·3В·b_o+4В·b_p= 0,9В·129 + 20= 136,1 см;

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

= 4В·5 =20 см тАУ суммарная ширина ребер панели,

Площадь поперечных сечений:

- верхней полки 0,9В·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

= 81,66В·1,12+122,49+288В·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- y_o= 15,9 - 8,25 = 7,65 см.

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

=122,49В·(7,65-0,45)²+81,66В·1,12В·(8,25-0,3)²+(5В·14,4³/12)В·1,18++288В·1,18В·(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 тАУ расчетное сопротивление фанеры на растяжение, табл. 10 СНиП II-25-80 Деревянные конструкции [3];

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

- напряжения скалывания в клеевых швах между шпонами фанеры

=0,06 кН/см²тАУ 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 тАУ 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=1,0В·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 тАУ 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 тАУ трехшарнирная статически определимая арка.

Сбор нагрузок на несущие элементы арки

Несущий элемент арки тАУ клееная деревянная балка прямоугольного сечения.

Шаг арок тАУ 3 м.

Ширина сбора нагрузок тАУ 3 м.

Постоянные нагрузки

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

кН/м²;

k_см= 3 тАУ коэффициент собственной массы конструкции;

кН/м² тАУ нормативная нагрузка от массы покрытия;

кН/м² тАУ нормативная снеговая нагрузка;

кН/м²;

Сосредоточенный груз от тельфераP^н=30 кН, P=30В·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)В·3=

=3,891

2,4В·3В·0,7В·μ=5,04В·μ

0,3В·3В·kВ·c=

=0,9В·kВ·c

Расчетная

(0,446+1,01)В·3=

=4,368

2,4В·3В·μ=7,2В·μ

0,3В·3В·1,4В·kВ·c=

=1,26В·kВ·c

Рис.5 Схема арки

Рис.6 Эпюра продольных сил (постоянная нагрузка)

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

Рис.8 Эпюра продольных сил (Снеговая нагрузка тАУ 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