Курсовой проект - Ограждающие и несущие конструкции промышленного здания - файл n3.doc

приобрести
Курсовой проект - Ограждающие и несущие конструкции промышленного здания
скачать (5393.1 kb.)
Доступные файлы (3):
n1.dwg
n2.dwg
n3.doc1822kb.24.12.2011 17:58скачать

n3.doc



инистерство образования и науки Украины.
НАПКС

кафедра МКиДК


Пояснительная записка

к курсовому проекту по дисциплине

«Конструкции из дерева и пластмасс» на тему:

«Ограждающие и несущие конструкции
промышленного здания»


Выполнил:

студент группы ПГС-402

Карп К.А.
Проверил:

Хотнянская Е.В.


Симферополь 2011

Исходные данные для проектирования
Схема здания:



Пролет - 24 м

Высота - 4,5 м

Шаг - 4,5 м

Длина здания - 11Ч4,5 м = 49,5 м

Несущая конструкция: - дощато-клееная балка

Ограждающие конструкции - плиты фанерные

Группа по температурно-влажностному режиму - А2

Район строительства - Запорожье

Содержание
Исходные данные для проектирования

  1. Содержание 3

  2. Общие данные 4

  3. Условия строительства 4

  4. Расчет ограждающих конструкций покрытия 5

  5. Расчет, несущих конструкций 7

    1. Определение нагрузок 7

    2. Вычисление усилий 7

    3. Подбор сечения дощатоклеенной балки 7

  6. Расчет поперечной рамы здания с клееными стойками 9

    1. Определение нагрузок 9

    2. Вычисление усилий 10

    3. Подбор сечения стойки 11

  7. Пространственное крепление плоских конструкций 15

  8. Указания по обеспечению долговечности конструкций 15

  9. Технико-экономическая оценка запроектированной конструкции 16

  10. Указания по монтажу проектируемых конструкций 16

  11. Список литературы 17


2. Общие данные
Данная курсовая работа по дисциплине «Конструкции из дерева и пластмасс» разработана для одноэтажного промышленного здания.

В зависимости от климатических условий строительства и назначения здания произведен расчет: ограждающей конструкции – покрытие из плит фанерных, несущей конструкции – дощато-клееной балки, рамы – клееная стойка.

Предусмотрены мероприятия по защите конструкций от увлажнения и биологического разрушения.

Дана оценка эффективности несущей конструкции. Для расчета конструкций дана ссылка на соответствующие издания, указанные в списке литературы.

3. Условия строительства
Район строительства: Запорожье.

Ветровой район III: давление ветра W0 = 0,38 кПа,
Скорость ветра в зимний период V0 = 4 м/с

По весу снегового покрова – I район, S0 = 0,5 кПа; ;



Температурно-влажностные условия эксплуатации зданий А2.

Класс ответственности здания II, .

4. Расчет ограждающих конструкций покрытия

Сбор нагрузок

Таблица 1



п/п

Нагрузки

Нормативная нагрузка, кН/м2

Коэффициент надежности нагрузки

Расчетная нагрузка, кН/м2

1

Рубероидная кровля

0,12

1,3

0,158

2

Плиты с фанерными полками и деревянным каркасом

0,3

1,1

0,33

3

Каркас

(0,194·0,046·4,5·5·4+0,046·0,096·24·0,42·
·5)/1,5·4,5=0,15

0,152

1,1

0,167

4

Утеплитель

0,2

1,2

0,24

5

Пароизоляция

0,02

1,3

0,026




Постоянная

0,792




0,921

6

Снеговая

0,4

1,4

0,56




Полная

1,192




1,481


При

Выбор конструктивной схемы.

Принимаем ребристую плиту размером в плане 4480Ч1470 мм с 4 продольными дощатыми ребрами. Листы фанеры длинной 1525 мм состыковывают на «ус» в трех местах по длине плиты. Поперечные ребра в торцах плиты и под стыками фанеры. Верхняя полка толщиной 9 мм, нижняя 6. Для удержания утеплителя в проектном положении установлена решетка из брусков размером 25Ч25 мм, прикрепленных к ребрам. Дощатые ребра, с учетом острожки, 169Ч46 мм. В этом случае h/l = 184/4420 = 1/24 > 1/35.


Рис. 2 Фанерная ребристая плита с дощатыми ребрами;

1 – верхняя полка; 2 – продольные дощатые ребра; 4 – стык фанеры на «ус»; 5 – крепежные детали для захвата плит при монтаже; 6 – поперечные ребра; 7 – прижимные бруски 25Ч25 мм; 8 – утеплитель; 9 – нижняя полка; 10 – пароизоляция.

Статический расчет.



где расчетный пролет плиты l = 4,48 - 0,06 = 4,42 м.

Геометрические характеристики поперечного сечения плиты:

а = bо + bр = 42,9 + 4,6 = 47,5 см; l = 442 > 6 а = 6 • 47,5 = 285 см. Приведенная ширина полки, см:

bрасч = 0,9bВ = 0,9 • 147 = 132,3;

bНрасч= 0,9bН = 0,9 • 149 = 134,1.

Расчет ведем по приведенным к верхней полке геометрическим характеристикам:

Е/Еф= 1000/900= 1,11.

Приведенная площадь сечения:

Fnp = 134,1 • 0,6 + 132,3 • 0,9+ 4,6 • 4 • 16,9 • 1,11 = 80,5+ 119,1 + 345,1 = = 545 см2. Приведенный статический момент сечения относительно нижней грани плиты:

Snp = 80,5 • 0,3+ 119,1 • 17,95+ 345,1 (8,45 + 0,6) = 24,1 + 2137,8 + 3123,2 = 5285 см3.
Расстояние от нижней грани плиты до центра тяжести сече­ния у0 = Snp/Fnp = 5285/545 = 9,7 см;

h — у0 = 18,4 — 9,7 = 8,7 см.
Приведенный момент инерции (собственные моменты инерции полок не учиты­ваем)

Iпр = 80,5 • 9,42 + 119,1 • 8,252 + 4 • 4,6 • 16,93 • 1,11/12 + 345,1 • 0,652 • 1,11 =

=7113+8106+8215+ 160= 23 594 см4.

Моменты сопротивления, см3: WНпр = Iпр /у0 = 23594/9,7 = 2432;

WВпр = Iпр /(h - у0) = 23 594/8,7 =2712.

Прочность нижней полки:



Устойчивость верхней полки:

где при

Проверка верхней полки на местный изгиб:



Напряжения скалывания в шве между шпонами фанеры верхней полки:

где

Прогиб плиты:

;

  1. Расчет, несущих конструкций

    1. . Определение нагрузок


Статический расчет.

Нагрузка от веса ограждающих конструкций:

gH = 0,792 кН/м2; g = 0,921 кН/м2

Снеговая нагрузка:

Sн = 0,4 кН/м2 S = 0,56 кН/м2.

Нагрузка от веса балки:



где kс.в. – коэффициент для нагрузки от веса конструкций, принимаемый в зависимости от вида и пролета конструкции и нагрузки на нее;



Полная нагрузка на 1 м:



Расчетный пролет балки с учетом опирания l = 24 — 2 • 0,15 = 23,7 м.

Для двухскатных балок необходимо соблюдение условия:



где i=1/15 – уклон верхней грани балки.



Принимаем толщину доски после острожки а = 3,3 см, тогда:



    1. Определяем усилия в сечении на расстоянии x от опоры



    1. Подбор сечения элементов

Принимаем балку прямоугольного сечения. Согласно [1, табл. 6.1]



Принимаем ширину доски b = 13,5 cм с учетом острожки боковой поверхности, а толщину доски после острожки принимаем а = 3,3 см, тогда h = 3,3 • 48 = 158,4 см > 158 см.

Геометрические характеристики сечения:

J = bh3/12 = 13,5 • 154,43/12 = 4471140 см4;

W = bh2/6 = 13,5 • 158,42/6 = 56453,76 см3;

S = bh2/8 = 13,5 • 158,42/8 = 42340,3 см3.

Проверяем сечение по нормальным напряжениям:



По касательным напряжениям:


Рис. 3 Сечение балки
по коньку





По устойчивости плоской формы деформирования:







Проверка прогиба:



где





сечение не проходит по прогибу, подбираем другое сечение и проверяем его на прогиб.

Принимаем количество досок в балке - 54, тогда:



Момент в сечении на расстоянии x от опоры:



Момент инерции сечения равен

J = bh3/12 = 13,5 • 184,83/12 = 7100001,22 см4;

Проверка прогиба:





сечение проходит по всем нормативным требованиям.


  1. Расчет поперечной рамы здания с клееными стойками



Рис. 4 Расчетная схема рамы

    1. Определение нагрузок

Конструктивная схема. Принимаем клееные стойки прямоугольного поперечного сечения с заданным шагом вдоль здания В = 4,5 м, жестко закрепляемые к фундаменту. Ригель рамы в виде двускатной дощатоклееной балки. Крепление стоек с балками шарнирное. Устойчивость конструкций обеспечивается постановкой поперечных связей в покрытии и вертикальных продольных связей между стойками.

Статический расчет.

Нагрузка от веса балки:

Постоянное расчетное давление на стойку от покрытия:



То же, от стенового ограждения с учетом элементов крепления при hoп = 1,056 м:



Расчетную нагрузку от собственного веса стойки принимаем Рсв = 2,5 кН. Расчетное давление на стойку от снега:



Скоростной напор ветра на высоте до 10 м: Pв = 0,38 кН/м2;
аэродинамические коэффициенты: с = +0,8; с1 = -0,3;
с2 = -0,4; с3 = -0,5.
при Н/L = 5,424/ 24 = 0,23;

В/L = 49,5 / 24 = 2,063 > 2.

Расчетная ветровая нагрузка на раму от стены, кН/м:

давление

отсос

где n = 1,2 — коэффициент перегрузки для ветровой нагрузки.
Ветровая нагрузка на раму от участка стен выше верха стоек, кН:

давление

отсос
где h = 1,94 — наибольшая высота покрытия, включая высоту балки и толщину плит.

    1. Усилия в стойках рамы.

Рама один раз статически неопределимая система. За неизвестное принимаем продольное усилие X в ригеле, которое определяем для каждого вида загружения отдельно:

от ветровой нагрузки, приложенной в уровне ригеля:



от ветровой нагрузки на стены:



от стенового ограждения при расстоянии между серединой стенового ограждения и стойкой
где 0,184 — толщина стеновой панели;
0,528 — высота сечения колонны (ориентировочно)



Изгибающие моменты в заделке стоек:

Поперечные силы в заделке стоек, кН:



Продольные силы в заделке стоек:


где 0,9 — коэффициент, учитывающий действие двух временных нагрузок.


    1. Подбор сечения стойки.

Принимаем стойку прямоугольного постоянного по высоте поперечного сечения из 16 досок толщиной 3,3 см, шириной 16 см (после острожки из досок 4,0 Ч 17,5 см). Тогда
h = 3,3 • 16 = 52,8 см; b=16 см.

Проверяем прочность поперечного сечения стойки по нормальным напряжениям:



где Rc = Rc • mв • mn • mб/yn = 1,5 • 1 • 1,2 • 0,989/1 = 1,78 кН/см2 = 17,8 МПа;

Fpaсч = b • h= 16 см • 52,8 см = 844,8 см2;









Вдоль здания стойки раскрепляем обвязочным брусом, укладываемым по верху их, вертикальными связями и распорками, устанавливаемыми по середине их высоты по наружным граням. Проверяем устойчивость плоской формы деформирования стойки с раскрепленной растянутой кромкой:









kф = 2,32 см. [1, табл. 2.4].





Для случая сжатой наружной грани стойки, расчетная длина ее в плоскости, перпендикулярной плоскости рамы, равна 300 см. Устойчивость плоской формы деформирования стойки проверяем для нижнего ее участка, как более неблагоприятного:





Для определения значения коэффициента kф вычислим изгибающий момент в правой стойке на высоте двух с половиной метров:



Проверяем клеевые швы на скалывание:

Sбр = 16 см • 52,82см /8 = 5575,7 см3;

Iбр = 16 • 52,83 /12=196264 см4;



где Rск = R• mв• mn/ = 1,5 • 1 • 1,2/1 = 1,8 МПа.

Опорный узел стойки решаем по рис. . Анкерные болты рассчитываем по максимальному растягивающему усилию при действии постоянной нагрузки с коэффициентом перегрузки n = 0,9 вместо n = 1,1 и ветровой нагрузки



Принимаем опорную плиту базы колонны размерами 34 Ч 65 см. Определяем напряжения на поверхности фундамента:





Поскольку относительный эксцентриситет е0 = Mд/N = 2681 кН•см/61,22 кН = 43,8 см больше h/6 = 52,8 см/6 = 8,8 см, следует рассчитывать анкерные болты и боковые анкерные пластины.

Для фундамента принимаем бетон класса В10 с расчетным сопротивлением Rв = 6 МПа. Вычисляем размеры участков эпюры напряжений:





Усилие в анкерных болтах:


Площадь поперечного сечения болта:



где nб = 2 — количество анкерных болтов с одной стороны стойки;

Rbt — расчетное сопротивление болтов растяжению, равное 18 кН/см2 для анкерных болтов диаметром 33...60 мм из стали марки 09Г2С (см. СНиП II-23-81*, прил. 2, табл. 60).
По [1, прил. IV (табл. 1)] находим d = 16 мм с Fнт = 1,408 см2.

Р
Рис. 5 Опорный узел клееной стойки
ассчитываем элементы базы колонны.
Принимаем наклонные вклеенные стержни из арматурной стали класса А-III. Определяем расчетную несущую способность наклонного вклеенного стержня:



где d = 2,4 см — номинальный диаметр стержня;
l1 — длина заделываемой части стержня (не менее 10d и не более 30d), l1 = 40 см;
30°— угол наклона стержней по отношению к волокнам древесины стойки;
Rск зо° — расчетное сопротивление древесины скалыванию под углом 30° к волокнам:





Рассчитываем наклонно вклеенные стержни по сдвигу древесины:




Проверяем вклеенные стержни по растяжению и изгибу стержня:



где Rs = 36,5 кН/см — расчетное сопротивление арматурного стержня диаметром 24 мм из стали класса А-III;
Тн = 7d2 = 7 • 2,42 = 40,32 кН — расчетная несущая способность изгибу стержня из арматурной стали класса А-III.

Анкерные пластины принимаем размером 10 Ч 160 мм из стали марки ВСтЗпс 6-1. Проверяем анкерные пластины:



где Ma = 0,032d3 = 0,032 • 2,43=0,442 кН•см — для случая вклеенных стержней из стали класса А-III;
Ry = 23 кН/см2 — расчетное сопротивление листовой стали (см. СНиП II-23-81, прил. 1, табл. 51).


  1. Пространственное крепление плоских конструкций

Пространственная жесткость и неизменяемость конструкций проектируемого здания достигается постановкой связей покрытия и связей между колоннами каркаса в продольном направлении.

Связи покрытия должны обеспечивать устойчивость несущих конструкций и их элементов, а так же воспринимать ветровые нагрузки на торцевую стену, передающиеся через фахферковые колонны.

Связевая система покрытия образуется из поперечных связевых ферм – горизонтальных связей в плоскости верхних граней стропильных конструкций, вертикальных связей между ними и продольных элементов, работающих на растяжение или сжатие.

Поперечные связевые фермы располагаются по торцам здания и в середине здания не реже чем через 30 м.

В плоскости кровли роль продольных элементов связей выполняют ребра плит покрытия.

  1. Указания по обеспечению долговечности конструкций

Для предотвращения увлажнения деревянных конструкций и их нормальной эксплуатации для отвода атмосферных вод рекомендуется применить наружный водоотвод. Устройство ендов и закрытых парапетов запрещается. Рекомендуется по возможности избегать устройства на кровле фонарных надстроек. Поверхность древесины изолируют от металла рубероидом.

Верхнюю грань фундамента расположить выше уровня пола не менее чем на 150 мм.

Для предотвращения увлажнения клееных деревянных конструкций применяют лакокрасочные, преимущественно прозрачные покрытия.

Против биологического разрушения (т.е. насекомыми) применить масла: каменно-угольное, сланцевое или их смесь с пентахлорвинилом или нафтенол меди в органических растворителях. Тип антисептирования – поверхностная обработка или пропитка в ваннах.

Защита конструкций от возгорания: Деревянные клееные балки и колонны здания применить без огнезащитной обработки. Деревянные плиты покрытий а также элементы навесных панелей стен пропитать антипиренами.


  1. Технико-экономическая оценка запроектированной конструкции
    дощато-клееной двухскатной балки



Рис 5. Схема дощато-клееной балки






  1. Указания по монтажу проектируемых конструкций


При монтаже несущих конструкций обеспечить их временное раскрепление с помощью оттяжек.

Установку вертикальных и горизонтальных связей производить одновременно с монтажем несущих конструкций.

Укладку щитов настила производить по скату вниз.

Литература

  1. Проектирование и расчёт деревянных конструкций: Справочник / под редакцией Гриня И.М. – К.:Будiвельник, 1988. – 240с.

  2. Гринь И.М. и др. Строительные конструкции из дерева и синтетических материалов. Проектирование и расчёт. – К.: Вища школа, 1990. –221с.

  3. СНиП II–25–80. Деревянные конструкции. Нормы проектирования. – М.: Стройиздат, 1983. – 31с.

  4. СНиП II-23-81*. Стальные конструкции. Нормы проектирования. – М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1990. – 96c.

  5. СНиП 2.01.07–85. Нагрузки и воздействия .– M.: ЦИТП Госстроя СССР, 1986 . – 36с.

  6. В.Ф. Кириленко. Проектирование и расчёт ограждающих конструкций покрытий деревянных зданий. Учебное пособие - Симферополь. НАПКС 2006. – С.79.



инистерство образования и науки Украины
Учебный материал
© nashaucheba.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации