Проектирование склада сельскохозяйственной техники

Федеральное агентство по образованию 

Российской  Федерации

 

 

Санкт-Петербургский  Государственный 

Архитектурно-строительный Университет

 

 

Кафедра городского строительства 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

КУРСОВОЙ  ПРОЕКТ

Проектирование  склада сельскохозяйственной техники

 

 

Расчетно-пояснительная  записка к курсовому проекту

                                                                                 

 

 

 

 

 

Выполнила:

студент гр. ГС-IV

Баландин А. О.

 

Преподаватель:

Корзон С. А.

 

 

 

 

 

 

 

Санкт - Петербург

2010

Содержание:

 

1. Задание  на проектирование

2. Введение

3. Конструирование  и расчет ограждающих элементов 

3.1. Конструирование  и расчет клеефанерной плиты покрытия

3.2. Конструирование  навесных панелей стен

4. Конструирование  и расчет основных несущих конструкций

4.1. Конструирование и расчет балки

4.2. Конструирование и расчет колонны

5. Конструирование  и расчет узлов

6. Список литературы  
1. Задание на проектирование

 

 

Номер варианта	Внутренние габариты здания	Вид кровли	Рекомендованная конструкция	Место строительства	Основные материалы
1	2	3	4	5	6
20	27х54 м H=5,6 м	утепленная беспрогонная	клеедощатая арка, треугольного очертании с затяжками	Омск (III снеговой район)	древесина хвойных пород, лиственная фанера, сталь круглая ВСТ3ПС

 

Назначение: склад сельскохозяйственной техники

 

2. Введение

 

Принимаем в качестве несущих  конструкций покрытия треугольную трехшарнирную распорную систему с клееным верхним поясом и металлической затяжкой. Утепленное кровельное покрытие принято из клеефанерных панелей. Панели кровельного покрытия укладывают непосредственно на верхние пояса несущих конструкций, поставленных вдоль здания с шагом 6 м между осями. Продольная жесткость покрытия обеспечивается панелями кровли, прикрепленными к верхним поясам систем и постановкой горизонтальных связей, воспринимающих и ветровую нагрузку. Горизонтальные связи образуют в плоскости верхних поясов двух соседних несущих конструкций ферму, которая передает действующие в ее плоскости усилия на продольные стены. Горизонтальные связи должны быть расположены в торцевых частях здания и по его длине на расстоянии не более 30 м одна от другой.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Конструирование и расчет ограждающих  элементов

 

3.1. Конструирование  и расчет клеефанерной плиты покрытия

 

Фанера 1525х1525 мм

Продольные  32х150, после обстружки 27х145

Поперечные  32х75, после обстружки 27х70

 

Сбор нагрузок:

 

№ п/п	Наименование	Нормативная нагрузка qн Н/м2 (Па)	Коэффициент надежности	Расчетная нагрузка qр Н/м2 (Па)
Постоянные нагрузки
1	Рулонная  кровля (3 слоя)	120	1,3	156
2	Пароизоляция δ=0,005 м γ=600 кг/м3	30	1,3	39
3	Фанерные полки  γ =700 кг/м3 δв=9 мм δн=6 мм	105	1,1	115,5
4	Ребра   продольные 27х145 мм lпрод=5980 мм поперечные 27х70 мм lпопереч=454мм γ=600 кг/м3	71,7	1,1	78,9
5	Утеплитель Rockwool δ=50 мм γ =40 кг/м3	20	1,2	24
	Итого:	346,7	-	413,4
Временные нагрузки
1	Снеговая нагрузка (III район)	1260	1/0,7	1800
2	Ветровая нагрузка	-	-	-
	Всего	1606,7	-	2213,4

 

 

 

 

 

 

 

 

Основные используемые материалы  и их характеристики:

 

№	Напряженное состояние и характеристика элементов, расчетные сопротивления	Обозначение	Расчетные сопротивления, МПа, для сортов древесины
			1	2	3
древесина сосны
1	Изгиб, сжатие и смятие вдоль волокон:   - элементы прямоугольного сечения   высотой до 50 см	Rи, Rс, Rсм	14	13	8,5
2	Скалывание вдоль волокон: -при изгибе клееных элементов	Rск	1,6	1,5	1,5
3	Смятие поперек волокон местное: -в опорных частях конструкций,  лобовых врубках и узловых  примыканиях элементов	Rсм 90	3	3	3
4	Модуль упругости вдоль волокон	Е	10 000	10 000	10 000
фанера клееная березовая марки  ФСФ (вдоль волокон наружных слоев) толщиной более 8 мм
5	Сопротивление растяжению в плоскости  листа	Rф.р	14
6	Сопротивление сжатию в плоскости  листа	Rф.с	12
7	Сопротивление изгибу из плоскости листа	Rф.и	16
8	Сопротивление скалыванию в плоскости  листа	Rф.ск	0,8
9	Сопротивление срезу перпендикулярно  плоскости листа	Rф.ср	6
10	Модуль упругости вдоль волокон  наружных слоев	Е	9 000
фанера клееная березовая марки  ФСФ (вдоль волокон наружных слоев) толщиной 6 мм
11	Сопротивление растяжению в плоскости  листа	Rф.р	14
12	Сопротивление сжатию в плоскости  листа	Rф.с	13
13	Сопротивление изгибу из плоскости листа	Rф.и	18
14	Сопротивление скалыванию в плоскости  листа	Rф.ск	0,8
15	Сопротивление срезу перпендикулярно  плоскости листа	Rф.ср	5
16	Модуль упругости вдоль волокон  наружных слоев	Е	9 000

 

 

Конструктивный расчет

 

Геометрические характеристики поперечного сечения плиты

 

Расчет клееных элементов из фанеры с древесиной следует выполнять  по методу приведенного поперечного  сечения.

 

расстояние между продольными  ребрами по осям:

пролет плиты 

т.к. l ³ 6a приведенная расчетная ширина фанерных обшивок:

Приведенная площадь сечения:

где  - коэффициент приведения для ребра

 

Приведенный статический момент:

расстояние от центра тяжести приведенного сечения до нижней грани обшивки:

 

Приведенный момент инерции без учета собственных моментов инерции полок:

 

расчетная площадь поперечного  сечения растянутой нижней обшивки:

расчетная площадь поперечного  сечения растянутой верхней обшивки:

площадь поперечного сечения ребер:

момент инерции ребер:

расстояние от нейтральной оси  до центра тяжести ребра:

расстояние от нейтральной оси  до центра тяжести верхней обшивки:

расстояние от нейтральной оси  до центра тяжести нижней обшивки:

Следовательно:

Момент сопротивления:

Проверка  панели на прочность

Расчетный изгибающий момент в середине пролета:

Напряжение в растянутой обшивке:

где 0,6  –  коэффициент, учитывающий снижение расчетного сопротивления фанеры в растянутом стыке при соединении «на ус»)

 

 

Устойчивость сжатой обшивки проверяется по формуле:

а =45,4 см - расстояние между ребрами в свету и

δ=0,9 см   - толщина фанеры

. 

Следовательно:

Проверка верхней обшивки на местный изгиб сосредоточенной силой:

P=1200 Н,

с=48,1 см – расстояние между ребрами в осях

как заделанную по концам (у ребер) балку шириной 100см,

 

Момент сопротивления обшивки  шириной b=100 см

Напряжение от изгиба сосредоточенной  силой

Проверка складывающего напряжения по клеевому слою фанерной обшивки (в пределах ширины дощатых ребер).

Поперечная сила равна опорной  реакции:

Н

Приведенный статический момент в  верхней обшивке относительно нейтральной  оси:

.

Расчетная ширина клеевого соединения:

см

Касательные напряжения:

Проверка панели на прогиб

Относительный прогиб панели равен:

 

Конструирование и расчет основных несущих конструкций

 

1. Конструирование и расчет арки

Геометрческие размеры системы и нашгрузки.

Расчетную схему принимаем  по рис. 1 с отношением h/l - 1/5. При этом 
высота системы будет h = 5,4 м. Угол наклона верхних поясов 
а = 21°50; tgα = 0,4; sin« = 0,371; cosα = 0,928. Длина ската:

 

 

_{Нагрузка на 1м² плана здания:}

 

№ п/п	Наименование	Нормативная нагрузка qн Н/м2 (Па)	Коэффициент надежности	Расчетная нагрузка qр Н/м2 (Па)
Постоянные нагрузки
1	Утепленная  панель покрытия	0,374/0,928= 0,374	-	0,413/0,928= 0,446
2	Собственный вес системы	0,255	1,1	0,281
3	Суммарная	0,629	-	0,727
Временные нагрузки
1	Снеговая нагрузка (III район)	1,26	1,6	2,016
2	Ветровая нагрузка	-	-	-
	Всего	1,869	-	2,743

 

Собственный вес системы определяем при k_св=5 из выражения:

Коэффициент надежности для снеговой нагрузки определим по п. 5.7 СНиП 2.01.07-85 в зависимости от отношения:

Нагрузка на 1 м системы: постоянная q=0,727·6=4,362 кН/м, временная S=2,016·6=12,1 кН/м

 

Определение усилий в элементах  системы:

 

Систему рассчитывают на сочетание  нагрузок рис. 2 – постоянную и временную нагрузку по всему пролёту (первое сочетание) и постоянную нагрузку по всему пролёту и временную по половине пролёта (второе сочетание).

При первом сочетании нагрузок:

Опорные реакции:

 

_{Усилие в стяжке:}

_{Сжимающее усилие в верхнем поясе:}

_{Изгибающий момент от нагрузки по верхнему поясу:}

_{При втором сочетании  нагрузок:}

_{Опорные реакции:}

_{Усилие в затяжке:}

_{Сжимающее усилие в верхнем поясе  у опор:}

 

Подбор сечения верхнего пояса:

Верхний стержень рассчитывают как сжато-изгибающий стержень, находящийся под действием  внецентренно приложенной нормальной силы и изгибающего момента от поперечной нагрузки. Для уменьшения изгибающего момента в верхнем поясе системы создаем внецентренное приложение нормальной силы, в результате чего в опорном и коньковом узлах возникают разгружающие отрицательные моменты. См. рис 3

Задаемся  эксцентриситетом приложения нормальной силы в опорных и коньковых узлах не более ¼ высоты сечения пояса: е=0,209 м.

Сечение верхнего пояса выполняют в виде клееного пакета, состоящего из черновых заготовок  по рекомендуемому сортаменту пиломатериалов второго сорта сечением 100х250 мм. После фрезерования черных заготовок  по пластям на склейку идут чистые доски сечением 93х250 мм.

Клееный пакет  из 9 досок общей высотой 9х93=837 мм. После склейки пакета его еще  раз фрезеруют по боковым поверхностям, таким образом сечение клееного пакета составляет 235х837 мм.

Площадь поперечного  сечения:

F=0,235·0,837=0,197 м²

Момент сопротивления:

_{Принимает расчетные  характеристики древесины  второго сорта  по таб. СНиП II-25-80. Расчетное сопротивление изгибу и сжатию: Rи=Rсж=15 МПа}

Расчет на прочность сжато-изгибаемых элементов  производят по формуле:

_{Для шарнирно опертых  элементах при эпюрах изгибаемых моментов параболического и прямоугольного очертания, как в нашем случае (рис.3), Мд определяется по формуле:}

_{, где} 

_;

_{Проверяем принятое сечение верхнего пояса для первого  сочетания нагрузок.}

_{Разгружающий  момент в узлах:}

 

_{MN=N1e=295,8·0,209=61,8 кНм}

 

Гибкость верхнего пояса в плоскости  действия изгибающего момента при  l_ск=14,55 м

_{тогда коэффициенты}

_{, где α=0,8 для древесины}

_{, где αн=0,81}

Расчетный изгибающий момент:

_{Напряжение в  верхнем поясе:}

_{Проверяем выбранное  сечение для второго  сочетания нагрузок:}

_{Разгружающий  момент в узлах:}

_{Определяем}

_{Так как панели крепят по всей длине  верхнего пояса, то проверку на устойчивость плоской  формы деформирования не производим.}

 

_{Подбор  сечения нижнего  пояса:}

 

Расчетное усилие в нижнем поясе принимаем максимальным при первом сочетании нагрузок:

 

Н₁=274,5 кН

 

Нижний пояс выполняют из стального  тяжа. Необходимая площадь сечения  пояса: