Проектирование прирельсового склада

Введение

Конструкции из дерева и пластмасс относятся к классу легких строительных конструкций, применение которых в строительстве является одним из важных направлений на пути повышения эффективности и ускорения строительного производства.

Деревянные конструкции являются надежными, легкими и долговечными. На основе деревянных конструкций сооружают здания с покрытиями как малых, так и больших пролетов. Из цельных лесоматериалов строят небольшие жилые дома, общественные и производственные здания.

Древесина и конструкции на ее основе обладают большой стойкостью по отношению к агрессивным средам и поэтому во многих случаях целесообразно их применение в зданиях с агрессивными средами. Сравнительная легкость древесины с учетом ее достаточно большой прочности и жесткости позволяет перекрывать значительные пролеты.

Долговечность деревянных конструкций, защищенных от загнивания только конструктивными мерами, достигает сотен лет. В настоящее время помимо конструктивных мер для защиты деревянных конструкций не только от гниения и древоточцев, но одновременно и от возгорания применяют обработку химическими составами, что повышает надежность при многолетней эксплуатации.

Проекты, предназначенные к внедрению в строительство, должны полностью удовлетворять современным, функциональным и эстетическим требованиям и обеспечивать экономичность строительства, благодаря широкому применению прогрессивных объемно-планировочных и конструктивных решений, а также максимальному использованию типовых методов возведения зданий. Всем этим условиям отвечают проекты зданий, выполненные из деревянных конструкций.

Курсовая работа разработана с учетом современных требований государственных стандартов и нормативной документации.

1. Архитектурно-планировочное и конструктивное решение

Согласно схеме 2 задания на проектирование объектом проектирования служит прирельсовый склад. Склад предназначен для хранения и перевалки штучных грузов. Здание не отапливаемое. Торцевые стены глухие. Рампа железобетонная.

Район строительства тАУ г. Красноярск. Пролет здания составляет 28м. Высота здания до низа несущих конструкций покрытия тАУ 8,4м. Шаг несущих конструкций тАУ 5м. Длина здания составляет 70м.

Применяемые материалы: древесина тАУ лиственница, сталь тАУ С235, клей тАУ ФР-100, стеновое ограждение тАУ сэндвич панели (внутренняя и наружная обшивка из оцинкованного профилированного листа), ограждающая конструкция покрытия тАУ профилированный лист.

2. Технико-экономическое сравнение вариантов

При выборе варианта и типа конструкции следует учитывать назначение здания, тип кровли, объемно-планировочные параметры здания, величину нагрузок, условия эксплуатации, архитектурные и другие требования.

В качестве критерия сравнительной экономической эффективности рассматриваемых вариантов покрытия следует принимать минимум собственной массы и стоимости покрытия.

Длительному сравнению и анализу подвергаются 3 выбранных несущих конструкций, представленных ниже. Варианты сравниваются по ориентировочному расходу и стоимости материалов, определяемых по монтажной массе несущих конструкций. Собственная масса конструкций на 1 м² горизонтальной проекции покрытия определяется по формуле:

q^н - постоянная равномерно распределенная нормативная нагрузка, кгс/м²(кН/ м²)

p^н - суммарная временная распределенная нормативная нагрузка, кгс/м²(кН/ м²)

l - пролет конструкции, м

k _см - коэффициент нагрузки от собственной массы, зависящий от типа конструкции.

Расход древесины на конструкцию, м²/м²

γ = 800 тАУобъемный вес лиственницы , кг/м³

Расход материала на конструкцию определяется по формуле:

k _м - коэффициент расхода металла на конструкцию в процентах от монтажной массы.

Вариант 1

Клееная балка из прямолинейных элементов. Пролет 6тАж24м, k _см = 4тАж6, k _м = 0тАж1. Для пролета L=28м принимаем k _см = 6, k _м =1.

Вариант 2

Клееная двускатная балка. Пролет 6тАж24м, k _см = 4тАж5, k _м = 0тАж1. Для пролета L=28м принимаем k _см = 5, k _м =1.

Вариант 3

Клееная армированная балка. Пролет 12тАж24м, k _см = 3,5тАж4,5, k _м = 10тАж25. Для пролета L=28м принимаем k _см = 4,5, k _м =23.

Кровля холодная из профилированных листов (q_1n=10 кгc/м²).

Прогоны q_2n=6,3 кг/м².

Полная постоянная нагрузка составляет q_1n+ q_2n=10+6,3=16,3 кгc/м².

Временная нормативная нагрузка (снеговая) для III снегового района составляет s_n=126 кгc/м².Определяем собственную массу несущих конструкций:

Вариант 1.ВаВаВаВа

Вариант 2. ВаВаВа

Вариант 3.ВаВаВаВа

Определяем расход металла на конструкцию:

Вариант 1.ВаВаВаВа

Вариант 2.ВаВаВаВа

Вариант 3.ВаВаВаВа

Определяем расход древесины на конструкцию:

Вариант 1.ВаВаВаВа

Вариант 2.ВаВаВаВа

Вариант 3.ВаВаВаВа

Сравнение вариантов по расходу материалов и стоимости приведено в табл.1.

Таблица 1. Таблица сравнения вариантов

Показатель	Единица измерения	Вариант
		1	2	3
Собственная масса конструкций Расход металла Масса древесины Объем древесины Стоимость 1 м3 древесины Общая стоимость древесины Стоимость металла на 1 м2 покрытия Полная стоимость материалов конструкций на 1 м2 перекрываемой площади	кг/м2 % кг/м2 кг/м2 м3/м2 руб. руб. руб.за тонну руб.	28,73 1 0,287 28,443 0,036 320 11,52 0,1 11,62	23,16 1 0,232 23 0,029 320 9,28 0.08 10,36	20,51 23 4,717 15,8 0,02 320 6,4 1,65 8,05

* - стоимость конструкций приведена в ценах 1991г.

По результатам сравнения вариантов наиболее выгодным является вариант 3, который и принимаем в качестве основного.

3. Расчет профнастила

Согласно ГОСТ 24045-94 по табличным значениям принимаем профнастил Н57-750-0,6 со следующими характеристиками: А = 6,6 см ²

При сжатых узких полках:ВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВа При сжатых широких полках:ВаВаВаВаВаВаВа

I_x = 46,2 cм ⁴ I_x = 46,2 cм ⁴

W_x,min = 12,0 cм ³ W_x,min = 13,8 cм ³

Масса 1 м ² = 7,5 кг

Применяемая сталь С-235 с расчетным сопротивлением изгибу Ry=2250 кг/м² и расчетным сопротивлением сдвигу Rs=1300 кг/м².

Сбор нагрузок

1) Постоянная:

Нагрузки на 1м² покрытия представлены в табл.2.

Таблица 2. Нагрузка на 1 м² покрытия

№ п.п.	Вид нагрузки	Нормативная, кгс/м2	Коэффициент надежности	Расчетная, кгc/м2
1	3 слоя рубероида на битумной мастике	9	1,3	11,7
2	Цементно-песчаная стяжка δ=40мм, ρ=1800 кг/м³	72	1,3	93,6
3	Пенополистерол, δ=100мм, ρ=200 кг/м³	20	1,3	26
4	Пароизоляция (один слой рубероида)	3	1,3	3,9
5	Вес профилированного настила	9,3	1,05	9,76
	Итого:	113,3		144,9

Нагрузка от покрытия:

2) Снеговая:

Расчетное значение снеговой нагрузки S_р = 180 кг/м²

Полная расчетная погонная нагрузка:

,

где В=1м тАУ условная ширина грузовой площади.

Расчетную схему принимаем в виде 2-х пролетной балки с пролетом равным 2,8м.

Расчет проводим по двум схемам нагружения.

1-ая схема (см. рис.1):

Постоянная + временная (снеговая)

.

Рис.1. Первая расчетная схема.

Максимальный изгибающий момент над средней опорой равен:

Найдем максимальное напряжение при сжатых узких полках:

Условие прочности соблюдается.

Максимальная поперечная сила на опоре равна из расчета в ПК Лира 9.2: Q_max = 569 кг

Поперечная сила, приходящаяся на одну стенку гофра:

Где 12 тАУ количество стенок гофров на условной ширине листа равной 1м. Проверяем прочность сечения:

Условие прочности соблюдается.

Проверяем прогиб:ВаВаВаВаВа

Условие жесткости обеспечено.

Проверяем местную устойчивость стенки:

Принимаем

k₀ = 3.09

Записываем условие:

Местная устойчивость стенки обеспечена.

2-ая схема (см. рис.2):

Постоянная + временная от сосредоточенного груза, равного N=100×γ_f=100×1,2=120 кгс. Расчет по этой схеме производим только на прочность.

Рис.2. Вторая расчетная схема.

Максимальный изгибающий момент:

М_max2 =172 кгс×м < М_max1 = 318,4 кгс×м, следовательно, все условия удовлетворяются.

Окончательно принимаем профнастил Н57-750-0,6.

Рис.3. Общий вид профилированного листа.

4. Расчет прогона

Прогоны проектируются равномоментными по консольно-балочной схеме. Расчет консольно-балочных прогонов производим по схеме многопролетной статически неопределимой балки с пролетом L=5м, равным шагу балок покрытия. Шаг прогонов В=2.8м.

Кровля имеет уклон i = 1:10. α = 6˚, соs α = 0,99, sin α = 0,104.

Высоту сечения прогона принимаем:

Ширину сечения прогона принимаем:

Принимаем b=100мм.

Найдем нагрузку от собственного веса прогона:

Нагрузка от покрытия:

Нагрузка от собственного веса:

Снеговая нагрузка:

Нормальная составляющая нагрузки q_x:

Максимальный изгибающий момент составляет:

Предельное сопротивление для древесины 2-ого сорта составляет:

Момент сопротивления:

Принимаем сечение из бруса 140´190 мм с характеристиками:

Прогиб прогона:ВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВаВа

Соединение прогонов между собой выполняется в виде косого прируба с креплением болтом диаметром 20 мм.

5. Расчет и конструирование армированной клеедеревянной балки

Материал балки тАУ древесина 2-го сорта.

Постоянная нагрузка:

Нормативная:

- вес покрытия 113,3 кгс/м², вес прогона 6,17 кгс/м², собственный вес балки 20,51 кгс/м².

Расчетная:

- вес профнастила 144,9 кгс/м², вес прогона 6,79 кгс/м², собственный вес балки 23 кгс/м². Коэффициент надежности по нагрузки принят γ_f=1,1 согласно СНиП 2.01.07-85*.

Временная (снеговая):

Нормативная тАУ 126 кгс/м²;

Расчетная тАУ 180 кгс/м².

Уклон кровли i = 1:10. Следовательно, α =6˚, cos α = 0,99, sin α = 0,104.

Нагрузка на балку, приведенная к горизонтальной плоскости, составляет

Нормативная:

q^н =(q_пⁿ/ cos α+ sⁿ)×В×cos α=[(113,3+6,17+20,51)/

0,99+126]×5×0,99=1323,6 кгс/м.

Расчетная:

q =(q_п^p/ cos α+ s^p)×В× cos α = [(144,9 + 6,79 + 23)/0,99 + 180]×5×0,99 = 1764,4 кгс/м.

Расчетная схема балки покрытия представляет однопролетную статически определимую балку пролетом равным 28м, загруженную равномерно распределенной нагрузкой (см. рис.2). Согласно расчетной схеме максимальный момент и поперечная сила, определенные по программе ВлЛираВ» составляют М сред = 164,971 тс×м, Qоп = 24,7 тс. Расчетное сечение находится в середине балки

Рис.4. Расчетная схема балки покрытия с эпюрами моментов и поперечной силы.

Определяем высоту балки в середине пролета

h_ср = l/20 = 28/20 ≈ 1,4 м.

Определяем высоту балки на консоли

h_оп = h_ср /2 ≈ 0,7 м.

Наименьшая ширина балки прямоугольного поперечного сечения

b = h/6 = 140/6 ≈ 23 см

Опорное сечение балки из условия прочности при скалывании должно удовлетворять условию:

В соответствии с сортаментом досок по высоте ставим 42 доски толщиной 33 мм. Высота балки с h = 42*3,3 = 139 cм. Ширина балки b = 23 см. Все размеры даны с учетом острожки древесины.

Отношение

h/b = 139/23 = 6,04 ≈ 6.

Коэффициент продольного армирования Вµ=0,01 тАУ 0,035. Принимаем Вµ=0,015. n=Ea/Eдр=21 тАУ коэффициент приведения для арматуры класса А-II.

Расчетные сопротивления для древесины 2-го сорта равны:

Ru= Rс =150 кгс/см²; Rск=15 кгс/см², Rр=90 кг/см².

Требуемая площадь арматуры в нижнем поясе балки:

Fa=Fдр×Вµ = 70×23×0,01=31,97

Принимаем 3Ø40 А-II (Аs=37,68 см²).

Вµ_р= Fa/ Fдр=37,68/139×23=0,011.

Геометрические характеристики:

Рабочая высота сечения:

h₀=hср тАУ а = 139 тАУ 23 ≈116см.

Приведенная площадь сечения:

Fпр = bh₀(1+nВµ)=23×116×(1+21×0,011)=3284 см².

Высота растянутой зоны:

Высота сжатой зоны:

Приведенный момент инерции:

I_пр = (bh³/12) × [(1+4nμ)/(1+nμ)]= (23 * 139³ / 12) * [(1+4 * 21 * 0.011) / (1+21 * 0.011)] = 8045221 см⁴

Приведенные моменты сопротивления сжатой и растянутой зоны:

W_пр^с = I_пр / hс = 8045221 / 68,88 =116800,5 см³

W_пр^р = I_пр / hр = 8045221 / 47,12 =170739 см³

Приведенный статический момент относительно древесины:

Приведенный статический момент относительно арматуры:

Расчетная поверхность сдвига клеевого шва арматура-древесина:

D=0,9(n_ст+2)×Øарм+10мм =0,9×(3+2) ×40+10 ≈ 190мм=19см.

Расчет балки выполняется по двум группам предельных состояний.

Проверяем прочность расчетного сечения:

1) по древесине:

σ_Д= М/W^с_пр =164971×10²/116800,5 =1 41,24кгс/см² < R_иm_пm_вm_бm_сл=150×1,2×1×0,8×1=144 кгс/см², условие выполняется.

2) по арматуре:

М×n×К_т/W^р_пр.х=164,971×10⁵×21×1,34 / 170739=2718 кгс/см²а/γ_n=2800 кгс/см².

К_т=1+0,67×q_вр/q_п =1+0,67×180/354,69=1,34

Проверяем прочность опорных сечений:

3) по древесине на действие касательных напряжений:

Q_оп×S_пр/(J_пр×b)=24700×54567/(8045221×23)=7,28 кгс/см² < R_ск/γ_n=15 кгс/см².

4) по клеевому шву арматура-древесина:

Q_оп×S ^а_пр× К_т / (J_пр×D_расч)=24700×37285×1,34 / (8045221×19) =8,07 кгс < R_ск/γ_n=15 кгс.

Проверяем прогиб балки:

f = 3,2см < l/300 = 2800/300=9,3 см тАУ условие выполняется

Проверяем возможность размещения стержней по ширине сечения:

m_ст× (d_а+0,5)+( m_ст+1) ×d_a=3× (4+0,5)+(3+1) ×4=29,5 см > b=23см.

Поскольку разместить стержни в отдельных пазах невозможно, принимаем групповое армирование.

Общая масса балки покрытия:

М = М_др+М_арм =650×0,23×34×(1,39+0,7)/2+9,8×34×3= 6,311 т.

6. Расчет досчато-клееной колонны однопролетного здания

Исходные данные

Здание прирельсового склада производственного назначения, неотапливаемое. Здание по степени ответственности II класса. Здание строится в г. Красноярск (III снеговой район, III ветровой район) в открытой местности. Пролет здания 28м, шаг колонн 5м, длина здания 70м. Высота до низа несущих конструкций покрытия 8,4м.

Покрытие здания из профилированных листов по прогонам консольно-балочного типа и по армированной дощато-клееной двускатной балке.

Колонны проектируем из древесины 3-го сорта. Порода древесины тАУ лиственница.

Рис. 5. Поперечный разрез здания (расчетная схема рамы).

Предварительный подбор сечения колонн

Предельная гибкость для колонн равна 120. При подборе размеров сечения колонн целесообразно задаваться гибкостью 100. Тогда при λ = 100 и распорках, располагаемых по верху колонн,

λ_X= 2,2×H/r_X = 2,2×H/(0,289В·h_k) ;

h_k = 2,2×H/(0,289×100) = H/13;

λ_Y = H/r_Y = H/(0,289×b_k) ;

b_k = H/(0,289×100) = H/29;

При высоте здания Н = 8,4 м получим

h_k = H/13 = 8,4/13 = 0.65 м;

b_k = H/29 = 8,4/29 = 0,29 м;

Принимаем, что для изготовления колонн используют доски толщиной 40 мм. Расчетная ширина досок b_р=290мм > b_max=225мм. Поэтому предусматриваем склеивание досок шириной b=120мм и b=170мм (с учетом острожки) с расположение стыков кромок досок по высоте.

После фрезерования (острожки) толщина досок составит 40тАФ7 = 33 мм. С учетом принятой толщины досок после острожки высота сечения колонн будет h = 20В·33 = 660 мм; b_k = 290 мм.

Определение нагрузок на колонну

Расчетная схема рамы приведена на рис. 3. Определим действующие на колонну расчетные вертикальные и горизонтальные нагрузки. Подсчет нагрузок горизонтальной проекции дан в табл. 3.

Таблица 2. Подсчет нагрузок на однопролетную раму

№ п.п.	Вид нагрузки	Нормативная кгс/м2	Коэффициент надежности по нагрузке, γf	Расчетная кгс/м2
1	Вес покрытия	113,3		144,9
2	Собственный вес прогона	6,17	1,1	6,79
3	Собственный вес балки покрытия	37,1	1,1	40,8
4	Итого по покрытию	156,57		192,49
5	Снеговая для III снегового района	126	1,4	180
6	Навесные стены (сэндвич-панели)	6,5	1,3	8,5
7	Собственный вес колонны, кгс: 0,29×0,66 ×8,4×650	1045	1,1	1150
8	Ветровая нагрузка: wm = w0kc; w0 = 38 кгс/м2 Для здания размером в плане 28x70м: се=+0,8; b/l=70/28=2,5>2; h1/l=(8,4)/28=0,3<0,5, следовательно, се 3= - 0,5. При Z=8,4 м < 10 м ( до высоты 10м ветровую нагрузку принимаем как равномерно распределенную); k=1. wm акт = 38×1×0,8 wm от = 38×1×0,5	30,4 19	1,4 1,4	42,6 26,6

Вместе с этим смотрят:

Авангардизм як явище архiтектури ХХ столiття

Автоматическая автозаправочная станция на 250 заправок в сутки

Амурський мiст

Анализ деятельности строительного предприятия "Луна-Ра-строй"

Анализ проектных решений 20-ти квартирного жилого дома