Проектирование конструкций из дерева и пластмасс здания цеха клееных ДК

Министерство образования и  науки РФ

Государственное образовательное  учреждение

высшего профессионального образования

Воронежский государственный архитектурно-строительный университет

 

 

Кафедра строительных конструкций, оснований и фундаментов

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Пояснительная записка и расчеты

к курсовой работе на тему:

«Проектирование конструкций из дерева и

пластмасс здания цеха клееных ДК»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                                    Выполнил:

студент группы 1041              

                Кухтин М.Ю.

 

Принял:

Иванов Ю.В.

 

 

 

 

 

Воронеж 2011

 

Содержание

Введение…………………………..………………..…………………………..………3

1. Конструктивное решение здания и обеспечение пространственной

    устойчивости здания………………………………………………….……………..4

2. Конструирование и расчет стеклопластиковой плиты покрытия……………… ..5

2.1. Конструктивное решение плиты  покрытия………………….…………….….5

2.2. Сбор нагрузок на плиту покрытия………………………………………..……7

2.3. Расчет плиты покрытия………..……………………………………………….9

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

						ГОУВПО   ВГАСУ  07-10-859, КР
						Здание спортивного зала	Стадия	Лист	Листов
							У	2	32
Должность		Фамилия		Подпись	Дата
Зав. каф.		Борисов
Руковод.		Иванов Ю.В.
Консул.		Иванов Ю.В.				Пояснительная записка	Кафедра СКОиФ
Выполнил		Кухтин

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. КОНСТРУИРОВАНИЕ И РАСЧЕТ ПЛИТЫ ПОКРЫТИЯ

 

1.  Конструктивное решение плиты покрытия

 

В соответствии с заданием назначаем размер плиты 6000x1000 мм. В качестве обшивок используем светопроницаемый волнистый стеклопластик 200/54 мм (шаг волны 200 мм, высота 54 мм) толщиной 1,5 мм при содержании        стекловолокна 20%.

Обрамление  выполняется из деревянных антисептированных  досок

 19,5x3,5 см. Поперечные ребра – диафрагмы принимаются из таких же досок, но сечением 8,7x3,5 см; они располагаются через 1000 мм по длине плиты. Диафрагмы скрепляются с ребрами винтами или гвоздями. Под частью волн на диафрагмах устанавливаются деревянные подкладки. Крепление обшивок к поперечным диафрагмам осуществляется с помощью шурупов, под головки которых подкладываются стальные шайбы и упругие прокладки. Элементы плиты соединяются при ее изготовлении полиэфирным клеем на смоле ПН-1.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.2 Сбор нагрузок на плиту покрытия

 

Определяем постоянные и временные  нагрузки для трехслойной светопроницаемой плиты покрытия с обшивками из волнистых листов стеклопластика и ребрами из древесины для здания спортивного зала в г. Ярославле. Пролет плиты  5000 мм, ширина 1000 мм. Здание соответствует II (нормальному) уровню ответственности с = 0,95 [2, прил.7*]. Температурно-влажностные условия эксплуатации конструкций: [3, табл.1]. По условиям эксплуатации конструкция относится к группе – А1 [1, табл.1].

Материалы плиты:

• Порода древесины ребер плиты – ель;
• Обшивки из волнистых листов стеклопластика мм,  мм, с объемным весом кг/м³;

Нормативную постоянную нагрузку на плиту определяем по формуле (2.1)

 

где  - количество волн листа;

 – площадь  поперечного сечения одной волны,  ;

- объемный вес  полиэфирного стеклопластика, кг/м³;

- длина листа,  м;

грузовая площадь  листа, м²

 

 

 

Определения расчетных нагрузок проводим в табличной форме (табл. 1) по принятой конструкции плиты покрытия (рис. 1).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 1

Определение нагрузок на плиту покрытия

Наименование нагрузки	Нормативная нагрузка, Н/м2	Коэффициент надежности по нагрузке	Расчетная нагрузка, Н/м2
I Постоянные нагрузки:
Верхняя и нижняя обшивки из листов стеклопластика	77,95	1,2	93,54
Продольные и поперечные деревянные ребра из ели: -продольные мм, мм, -поперечные  мм, мм; Н/м3;   Н/м2	83,35	1,1	91,68
ИТОГО:	161,3		185,22
II Временные нагрузки
Снеговая нагрузка Полная снеговая Длительно действующая снеговая	1661,52   830,76	-   -	2373,6   1186,8
ВСЕГО: ПОЛНАЯ  ДЛИТЕЛЬНАЯ	1822,28 992,06		2558,82 1372,02

 

 – расчетное  значение постоянных и временных  нагрузок, приведенное к погонному  метру плиты умножением значения  (см. табл. 1) на ширину плиты B. кН/м.

 

Снеговую нагрузку определяем в  соответствии с [2, п.5].

Нормативное значение снеговой нагрузки следует определять умножением расчетного значения на коэффициент 0,7 [2, п.5.7].

Расчетная снеговая нагрузка определяется по формуле

 

Где - расчетное значение веса снегового покрова на 1м² горизонтальной поверхности земли. Для района строительства г. Краснодар – II снеговой район, Н/м² [2, карта №1 прил.5 и табл.4];

 

- коэффициент перехода  от веса снегового покрова  земли к снеговой нагрузке на покрытие. Т.к. рассчитывается верхняя плита, расположенная горизонтально, а угол наклона касательной к верхнему поясу в точке опирания α=7º22’<50º, принимаем равным среднему значению между cos(1,8∙0)=1 (угол наклона касательной в верхней точке пояса равен 0) и cos(1,8∙7º22’)=0,978, т.е. .

- коэффициент,  учитывающий снижение снеговой  нагрузки, определяемый по [2, п.5.5] в зависимости от уклона кровли и скорости ветра за холодный период. , т.к. уклон кровли – 17%.

 

 

  где - уклон покрытия, град.

 

 Н/м².

 Н/м²

Длительно действующую часть снеговой нагрузки определяем умножением полного нормативного значения снеговой нагрузки на коэффициент 0,5 [2, п.1.7.к].

 Н/м²;

Н/м².

 

 

3. Расчет плиты покрытия

2.3.1 Проверка прогиба  и несущей способности плиты  при изгибе

 

Рассчитываем плиту, как ребристую, свободно опертую, при расчетном пролете 3530мм.

Вычисление прогибов

Прогиб определяем как сумму  прогибов от собственного веса плиты, являющейся длительно действующей нагрузкой, и от снеговой нагрузки.

Определим приведенный момент инерции  сечения плиты с учетом разных модулей упругости материала  обшивки и ребер, а также неравномерности  распределения нормальных напряжений по ширине обшивки.

Приведенная ширина обшивок плиты  из стеклопластика при отношении  пролета плиты к расстоянию между  ребрами  l/B =4980/1000 = 4,98 составит , где коэффициент неравномерности k=0,89 определен по [6, рис.18].

Приведенный момент инерции обшивок  относительно нейтральной оси

 

Где момент инерции волны относительно собственной оси I_в = 3,2 см⁴[6, прил. 5].

Момент инерции ребер

 

Приведенный к материалу обшивок  момент инерции сечения плиты  с учетом разных длительных модулей  деформаций обшивок [6, табл. 5, 6, рис. 96] и ребер при постоянно действующей нагрузке от собственного веса конструкции

 4371+

где  длительный модуль деформации полиэфирного стеклопластика с учетом его работы в атмосферных условиях в средней полосе нашей страны;

0,8Е₁= 0,8модуль деформации древесины по СНиП II-В – 62 при воздействии только постоянной нагрузки.

Прогиб плиты от собственного веса

 

Приведенный к материалу обшивок  момент инерции сечения с учетом разных временных модулей деформаций обшивок и ребер при снеговой нагрузке продолжительностью 90 суток [6, прил.3]

,

где  временной модуль деформации стеклопластика ( определен по [6, рис. 96], m=0,85 учитывает работу в атмосферных условиях); Е  = 100000 кг/см² – модуль упругости древесины по СНиП.

Прогиб плиты от снеговой нагрузки равен

.

Суммарный прогиб плиты от собственного веса конструкций и снега 

, относительный суммарный прогиб

 

 

2.3.2 Проверка прочности

По нормальным сечениям в обшивках

 

Находим расчетную нагрузку, приведенную  к кратковременной

 

Расчетное сопротивление для стеклопластика на изгиб [6, табл.5], работающего в атмосферных условиях в условиях средней полосы нашей страны [6, табл.6]

.

Определяем расчетный  момент инерции сечения при нагрузках, приведенных  к кратковременным с учетом разных модулей упругости обшивки и ребер

.

Находим расчетный момент сопротивления

 

Максимальное нормальное напряжение в обшивках

 

 

По напряжениям скалывания в ребрах

Расчетное значение поперечной силы под опорой

 

.

 

Статический момент сдвигаемой части сечения относительно нейтральной оси определяем с учетом разных модулей упругости материалов

 

 

 

где ;

        k – коэффициент неравномерности;

       h₁ – расстояние до нейтральной оси, см.

 

Расчет на скалывание древесины  производим по формуле

 

 

2.3.3 Проверка прогиба  и несущей способности обшивок  при местном изгибе

      Расчетная схема – многопролетная неразрезная балка. Нормативная нагрузка

.

      Расчетная приведенная нагрузка

 

.

      Производим проверку обшивки на прогиб:

 

 

где  момент инерции обшивки относительно собственной оси.

 

Наибольший изгибающий момент

 

 

Момент сопротивления  сечения обшивки

 

Определяем нормальные напряжения при местном изгибе обшивки

 

 

Поскольку направления расчетных  пролетов при местном и общем  изгибе совпадают, напряжения от них  складываются. В сечении в середине пролета напряжения от местного изгиба равны

 

В этом же сечении напряжения от общего изгиба плиты равны 68 кг/см². Общее суммарное напряжение

<

 

Остальные сечения не проверяем  ввиду очевидного запаса их прочности.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.2Сбор нагрузок на сегментную ферму

Нагрузки, действующие на ригель, собираем в  виде таблицы 2.

 

Таблица 2

Определение нагрузок на ригель.

Наименование нагрузки	Нормативная нагрузка, кН/м2	Коэффициент надежности по нагрузке	Расчетная нагрузка, кН/м2
I Постоянные нагрузки:
1.Плита покрытия стеклопластиковая	0,161	1,1	0,185
2.Прогоны из лиственницы:  Н/м2	0,046	1,1	0,051
3.Собственный  вес фермы	0,15	1,1	0,165
ИТОГО:	0,357		0,401
II Временные нагрузки
Снеговая нагрузка Spp Sppl Spm Spml	1,605 0,803 0,923 0,462	1,43	2,295 1,148 1,320 0,660
ВСЕГО: ПОЛНАЯ  , кН/м ДЛИТЕЛЬНАЯ , кН/м	10,202 6,032		14,019 8,055