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 f>o>= 5 м > s>o>/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’;

φ>o>= 90о- α – φ/2 = 90о - 53о7’ - 22о37’ = 14о16’;

l>1>/2=R cos φ>o> = 63,0 м

H>1>=R sin φ>o> = 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:

t>ext>=-31°С;

Средняя температура наружного воздуха отопительного периода:

t>ht>=-4,4°С;

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

Расчетная средняя температура внутреннего воздуха: t>int>=+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

>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

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 – расчетное значение веса снегового покрова на 1 м2 горизонтальной поверхности земли (г Архангельск – IV снеговой район);

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

Рис. 2 Схема распределения снеговой нагрузки

Для покрытий в виде стрельчатых арок

>1> = cos 1,8;

>2> = 2,4 sin 1,4,

где  — уклон покрытия, град

Табл. 4 Коэффициенты 

Номер сечения

, град

>1>

>2>

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 w>m> на высоте z над поверхностью земли

w>0>= 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

 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" — от поверхности. Промежуточные значения нагрузок следует определять линейной интерполяцией.

>f> – коэффициент надежности по нагрузке. >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 – 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·b>o>+4·b>p>= 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 - y>o>= 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;

k>см>= 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.