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

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^о 14’.

Длина дуги полуарки

По рис.1

tgα =40/30=1,33; α =53^о 7’;

φ _o = 90^о - α – φ /2 = 90^о - 53^о 7’ - 22^о 37’ = 14^о 16’;

l ₁ /2=R cosφ _o = 63,0 м

H ₁ =R sinφ _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	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

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 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 = 2,4sin 1,4a,

где a — уклон покрытия, град

Табл. 4 Коэффициенты m

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.

g_f – 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 – 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 тельфераP ^н =30 кН, P =30·1,2=36 кН

Подсчет нагрузки сводим в табл.6.

Табл. 6 Нагрузка на арку

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

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.