Проектирование прирельсового склада
Проектирование прирельсового склада
Введение
Конструкции
из дерева и пластмасс относятся к классу легких строительных конструкций,
применение которых в строительстве является одним из важных направлений на пути
повышения эффективности и ускорения строительного производства.
Деревянные
конструкции являются надежными, легкими и долговечными. На основе деревянных
конструкций сооружают здания с покрытиями как малых, так и больших пролетов. Из
цельных лесоматериалов строят небольшие жилые дома, общественные и
производственные здания.
Древесина
и конструкции на ее основе обладают большой стойкостью по отношению к
агрессивным средам и поэтому во многих случаях целесообразно их применение в
зданиях с агрессивными средами. Сравнительная легкость древесины с учетом ее
достаточно большой прочности и жесткости позволяет перекрывать значительные
пролеты.
Долговечность
деревянных конструкций, защищенных от загнивания только конструктивными мерами,
достигает сотен лет. В настоящее время помимо конструктивных мер для защиты
деревянных конструкций не только от гниения и древоточцев, но одновременно и от
возгорания применяют обработку химическими составами, что повышает надежность
при многолетней эксплуатации.
Проекты,
предназначенные к внедрению в строительство, должны полностью удовлетворять
современным, функциональным и эстетическим требованиям и обеспечивать
экономичность строительства, благодаря широкому применению прогрессивных
объемно-планировочных и конструктивных решений, а также максимальному
использованию типовых методов возведения зданий. Всем этим условиям отвечают
проекты зданий, выполненные из деревянных конструкций.
Курсовая
работа разработана с учетом современных требований государственных стандартов и
нормативной документации.
1.
Архитектурно-планировочное и конструктивное решение
Согласно
схеме 2 задания на проектирование объектом проектирования служит прирельсовый
склад. Склад предназначен для хранения и перевалки штучных грузов. Здание не
отапливаемое. Торцевые стены глухие. Рампа железобетонная.
Район
строительства – г. Красноярск. Пролет здания составляет 28м. Высота здания до
низа несущих конструкций покрытия – 8,4м. Шаг несущих конструкций – 5м. Длина
здания составляет 70м.
Применяемые
материалы: древесина – лиственница, сталь – С235, клей – ФР-100, стеновое
ограждение – сэндвич панели (внутренняя и наружная обшивка из оцинкованного
профилированного листа), ограждающая конструкция покрытия – профилированный
лист.
2.
Технико-экономическое сравнение вариантов
При
выборе варианта и типа конструкции следует учитывать назначение здания, тип
кровли, объемно-планировочные параметры здания, величину нагрузок, условия
эксплуатации, архитектурные и другие требования.
В
качестве критерия сравнительной экономической эффективности рассматриваемых
вариантов покрытия следует принимать минимум собственной массы и стоимости
покрытия.
Длительному
сравнению и анализу подвергаются 3 выбранных несущих конструкций,
представленных ниже. Варианты сравниваются по ориентировочному расходу и
стоимости материалов, определяемых по монтажной массе несущих конструкций.
Собственная масса конструкций на 1 м2 горизонтальной проекции
покрытия определяется по формуле:
qн -
постоянная равномерно распределенная нормативная нагрузка, кгс/м2(кН/
м2)
pн -
суммарная временная распределенная нормативная нагрузка, кгс/м2(кН/
м2)
l - пролет конструкции, м
k см
- коэффициент нагрузки от собственной массы, зависящий от типа конструкции.
Расход
древесины на конструкцию, м2/м2
γ
= 800 –объемный вес лиственницы , кг/м3
Расход
материала на конструкцию определяется по формуле:
k м
- коэффициент расхода металла на конструкцию в процентах от монтажной массы.
Вариант
1
Клееная
балка из прямолинейных элементов. Пролет 6…24м, k
см
= 4…6, k м
= 0…1. Для пролета L=28м принимаем k
см
=
6, k м =1.
Вариант
2
Клееная
двускатная балка. Пролет 6…24м, k
см = 4…5, k
м
= 0…1. Для пролета L=28м принимаем k
см
= 5, k м =1.
Вариант
3
Клееная
армированная балка. Пролет 12…24м, k
см
= 3,5…4,5, k м
= 10…25. Для пролета L=28м
принимаем k см
= 4,5, k м =23.
Кровля
холодная из профилированных листов (q1n=10
кгc/м2).
Прогоны
q2n=6,3
кг/м2.
Полная
постоянная нагрузка составляет q1n+
q2n=10+6,3=16,3
кгc/м2.
Временная
нормативная нагрузка (снеговая) для III
снегового района составляет sn=126
кгc/м2.Определяем
собственную массу несущих конструкций:
Вариант
1.
Вариант
2.
Вариант
3.
Определяем
расход металла на конструкцию:
Вариант
1.
Вариант
2.
Вариант
3.
Определяем
расход древесины на конструкцию:
Вариант
1.
Вариант
2.
Вариант
3.
Сравнение
вариантов по расходу материалов и стоимости приведено в табл.1.
Таблица
1. Таблица сравнения вариантов
Показатель
|
Единица
измерения
|
Вариант
|
1
|
2
|
3
|
Собственная
масса конструкций
Расход
металла
Масса
древесины
Объем
древесины
Стоимость
1 м3 древесины
Общая
стоимость древесины
Стоимость
металла на 1 м2 покрытия
Полная
стоимость материалов конструкций на 1 м2 перекрываемой площади
|
кг/м2
%
кг/м2
кг/м2
м3/м2
руб.
руб.
руб.за
тонну
руб.
|
28,73
1
0,287
28,443
0,036
320
11,52
0,1
11,62
|
23,16
1
0,232
23
0,029
320
9,28
0.08
10,36
|
20,51
23
4,717
15,8
0,02
320
6,4
1,65
8,05
|
*
- стоимость конструкций приведена в ценах 1991г.
По
результатам сравнения вариантов наиболее выгодным является вариант 3, который и
принимаем в качестве основного.
3.
Расчет профнастила
Согласно
ГОСТ 24045-94 по табличным значениям принимаем профнастил Н57-750-0,6 со
следующими характеристиками: А = 6,6 см 2
При
сжатых узких полках: При сжатых широких полках:
Ix = 46,2 cм
4 Ix
= 46,2 cм 4
Wx,min
= 12,0 cм 3 Wx,min
= 13,8 cм 3
Масса
1 м 2 = 7,5 кг
Применяемая
сталь С-235 с расчетным сопротивлением изгибу Ry=2250
кг/м2 и расчетным сопротивлением сдвигу Rs=1300
кг/м2.
Сбор
нагрузок
1)
Постоянная:
Нагрузки
на 1м2 покрытия представлены в табл.2.
Таблица
2. Нагрузка на 1 м2 покрытия
№
п.п.
|
Вид
нагрузки
|
Нормативная,
кгс/м2
|
Коэффициент
надежности
|
Расчетная,
кгc/м2
|
1
|
3
слоя рубероида на битумной мастике
|
9
|
1,3
|
11,7
|
2
|
Цементно-песчаная
стяжка δ=40мм,
ρ=1800 кг/м³
|
72
|
1,3
|
93,6
|
3
|
Пенополистерол,
δ=100мм, ρ=200
кг/м³
|
20
|
1,3
|
26
|
4
|
Пароизоляция
(один слой рубероида)
|
3
|
1,3
|
3,9
|
5
|
Вес
профилированного настила
|
9,3
|
1,05
|
9,76
|
|
Итого:
|
113,3
|
|
144,9
|
Нагрузка
от покрытия:
2)
Снеговая:
Расчетное
значение снеговой нагрузки Sр
= 180 кг/м2
Полная
расчетная погонная нагрузка:
,
где
В=1м – условная ширина грузовой площади.
Расчетную
схему принимаем в виде 2-х пролетной балки с пролетом равным 2,8м.
Расчет
проводим по двум схемам нагружения.
1-ая
схема (см. рис.1):
Постоянная
+ временная (снеговая)
.
Рис.1.
Первая расчетная схема.
Максимальный
изгибающий момент над средней опорой равен:
Найдем
максимальное напряжение при сжатых узких полках:
Условие
прочности соблюдается.
Максимальная
поперечная сила на опоре равна из расчета в ПК Лира 9.2: Qmax
= 569 кг
Поперечная
сила, приходящаяся на одну стенку гофра:
Где
12 – количество стенок гофров на условной ширине листа равной 1м. Проверяем
прочность сечения:
Условие
прочности соблюдается.
Проверяем
прогиб:
Условие
жесткости обеспечено.
Проверяем
местную устойчивость стенки:
Принимаем
k0
= 3.09
Записываем
условие:
Местная
устойчивость стенки обеспечена.
2-ая
схема (см. рис.2):
Постоянная
+ временная от сосредоточенного груза, равного N=100×γf
=100×1,2=120
кгс. Расчет по этой схеме производим только на прочность.
Рис.2.
Вторая расчетная схема.
Максимальный
изгибающий момент:
Мmax2
=172
кгс×м < Мmax1
=
318,4 кгс×м, следовательно, все условия удовлетворяются.
Окончательно
принимаем профнастил Н57-750-0,6.
Рис.3.
Общий вид профилированного листа.
4.
Расчет прогона
Прогоны
проектируются равномоментными по консольно-балочной схеме. Расчет
консольно-балочных прогонов производим по схеме многопролетной статически
неопределимой балки с пролетом L=5м,
равным шагу балок покрытия. Шаг прогонов В=2.8м.
Кровля
имеет уклон i = 1:10. α
= 6˚, соs
α = 0,99, sin
α = 0,104.
Высоту
сечения прогона принимаем:
Ширину
сечения прогона принимаем:
Принимаем
b=100мм.
Найдем
нагрузку от собственного веса прогона:
Нагрузка
от покрытия:
Нагрузка
от собственного веса:
Снеговая
нагрузка:
Нормальная
составляющая нагрузки qx:
Максимальный
изгибающий момент составляет:
Предельное
сопротивление для древесины 2-ого сорта составляет:
Момент
сопротивления:
Принимаем
сечение из бруса 140´190 мм с характеристиками:
Прогиб
прогона:
Соединение
прогонов между собой выполняется в виде косого прируба с креплением болтом
диаметром 20 мм.
5.
Расчет и конструирование армированной клеедеревянной балки
Материал
балки – древесина 2-го сорта.
Постоянная
нагрузка:
Нормативная:
-
вес покрытия 113,3 кгс/м2, вес прогона 6,17 кгс/м2,
собственный вес балки 20,51 кгс/м2.
Расчетная:
-
вес профнастила 144,9 кгс/м2, вес прогона 6,79 кгс/м2,
собственный вес балки 23 кгс/м2. Коэффициент надежности по нагрузки
принят γf=1,1
согласно СНиП 2.01.07-85*.
Временная
(снеговая):
Нормативная
– 126 кгс/м2;
Расчетная
– 180 кгс/м2.
Уклон
кровли i = 1:10. Следовательно,
α =6˚, cos
α = 0,99, sin
α = 0,104.
Нагрузка
на балку, приведенная к горизонтальной плоскости, составляет
Нормативная:
qн
=(qпn/
cos α
+
sn)×В×cos
α=[(113,3+6,17+20,51)/
0,99+126]×5×0,99=1323,6
кгс/м.
Расчетная:
q =(qпp/
cos α
+
sp)×В× cos
α = [(144,9 + 6,79 +
23)/0,99 + 180]×5×0,99 = 1764,4 кгс/м.
Расчетная
схема балки покрытия представляет однопролетную статически определимую балку
пролетом равным 28м, загруженную равномерно распределенной нагрузкой (см.
рис.2). Согласно расчетной схеме максимальный момент и поперечная сила,
определенные по программе «Лира» составляют М сред = 164,971 тс×м, Qоп
= 24,7 тс. Расчетное сечение находится в середине балки
Рис.4.
Расчетная схема балки покрытия с эпюрами моментов и поперечной силы.
Определяем
высоту балки в середине пролета
hср
= l/20 = 28/20 ≈ 1,4 м.
Определяем
высоту балки на консоли
hоп
= hср
/2 ≈ 0,7 м.
Наименьшая
ширина балки прямоугольного поперечного сечения
b = h/6
= 140/6 ≈ 23 см
Опорное
сечение балки из условия прочности при скалывании должно удовлетворять условию:
В
соответствии с сортаментом досок по высоте ставим 42 доски толщиной 33 мм.
Высота балки с h = 42*3,3 = 139 cм.
Ширина балки b = 23 см. Все размеры
даны с учетом острожки древесины.
Отношение
h/b
= 139/23 = 6,04 ≈ 6.
Коэффициент
продольного армирования µ=0,01 – 0,035. Принимаем µ=0,015. n=Ea/Eдр=21
– коэффициент приведения для арматуры класса А-II.
Расчетные
сопротивления для древесины 2-го сорта равны:
Ru= Rс
=150 кгс/см2; Rск=15
кгс/см2, Rр=90 кг/см2.
Требуемая
площадь арматуры в нижнем поясе балки:
Fa=Fдр×µ
= 70×23×0,01=31,97
Принимаем
3Ø40 А-II (Аs=37,68
см2).
µр=
Fa/ Fдр=37,68/139×23=0,011.
Геометрические
характеристики:
Рабочая
высота сечения:
h0=hср
– а = 139 – 23 ≈116см.
Приведенная
площадь сечения:
Fпр = bh0(1+nµ)=23×116×(1+21×0,011)=3284
см2.
Высота
растянутой зоны:
Высота
сжатой зоны:
Приведенный
момент инерции:
Iпр
= (bh3/12)
× [(1+4nμ)/(1+nμ)]=
(23 * 1393 / 12) * [(1+4 * 21 * 0.011) / (1+21 * 0.011)] = 8045221 см4
Приведенные
моменты сопротивления сжатой и растянутой зоны:
Wпрс
=
Iпр /
hс = 8045221 / 68,88 =116800,5 см3
Wпрр
=
Iпр /
hр = 8045221 / 47,12 =170739 см3
Приведенный
статический момент относительно древесины:
Приведенный
статический момент относительно арматуры:
Расчетная
поверхность сдвига клеевого шва арматура-древесина:
D=0,9(nст+2)×Øарм+10мм
=0,9×(3+2) ×40+10 ≈ 190мм=19см.
Расчет
балки выполняется по двум группам предельных состояний.
Проверяем
прочность расчетного сечения:
1)
по древесине:
σД=
М/Wспр
=164971×102/116800,5
=1 41,24кгс/см2 < Rиmпmвmбmсл=150×1,2×1×0,8×1=144
кгс/см2, условие выполняется.
2)
по арматуре:
М×n×Кт/Wрпр.х=164,971×105×21×1,34
/ 170739=2718 кгс/см2<Rа/γn=2800
кгс/см2.
Кт=1+0,67×qвр/qп
=1+0,67×180/354,69=1,34
Проверяем
прочность опорных сечений:
3)
по древесине на действие касательных напряжений:
Qоп×Sпр/(Jпр×b)=24700×54567/(8045221×23)=7,28
кгс/см2 < Rск/γn=15
кгс/см2.
4)
по клеевому шву арматура-древесина:
Qоп×S
апр×
Кт / (Jпр×Dрасч)=24700×37285×1,34
/ (8045221×19) =8,07 кгс < Rск/γn=15
кгс.
Проверяем
прогиб балки:
f = 3,2см < l/300
= 2800/300=9,3 см – условие выполняется
Проверяем
возможность размещения стержней по ширине сечения:
mст×
(dа+0,5)+(
mст+1)
×da=3×
(4+0,5)+(3+1) ×4=29,5 см > b=23см.
Поскольку
разместить стержни в отдельных пазах невозможно, принимаем групповое армирование.
Общая
масса балки покрытия:
М
= Мдр+Марм =650×0,23×34×(1,39+0,7)/2+9,8×34×3=
6,311 т.
6.
Расчет досчато-клееной колонны однопролетного здания
Исходные
данные
Здание
прирельсового склада производственного назначения, неотапливаемое. Здание по
степени ответственности II
класса. Здание строится в г. Красноярск (III
снеговой район, III ветровой район)
в открытой местности. Пролет здания 28м, шаг колонн 5м, длина здания 70м.
Высота до низа несущих конструкций покрытия 8,4м.
Покрытие
здания из профилированных листов по прогонам консольно-балочного типа и по
армированной дощато-клееной двускатной балке.
Колонны
проектируем из древесины 3-го сорта. Порода древесины – лиственница.
Рис.
5. Поперечный разрез здания (расчетная схема рамы).
Предварительный
подбор сечения колонн
Предельная
гибкость для колонн равна 120. При подборе размеров сечения колонн
целесообразно задаваться гибкостью 100. Тогда при λ = 100 и распорках,
располагаемых по верху колонн,
λX
=
2,2×H/rX
= 2,2×H/(0,289·hk)
;
hk = 2,2×H/(0,289×100) =
H/13;
λY
= H/rY = H/(0,289×bk)
;
bk = H/(0,289×100)
= H/29;
При
высоте здания Н = 8,4 м получим
hk = H/13
= 8,4/13 = 0.65 м;
bk = H/29
= 8,4/29 = 0,29 м;
Принимаем,
что для изготовления колонн используют доски толщиной 40 мм. Расчетная ширина
досок bр=290мм
> bmax=225мм.
Поэтому предусматриваем склеивание досок шириной b=120мм
и b=170мм (с учетом острожки) с
расположение стыков кромок досок по высоте.
После
фрезерования (острожки) толщина досок составит 40—7 = 33 мм. С учетом принятой
толщины досок после острожки высота сечения колонн будет h
=
20·33 = 660 мм; bk
= 290 мм.
Определение
нагрузок на колонну
Расчетная
схема рамы приведена на рис. 3. Определим действующие на колонну расчетные
вертикальные и горизонтальные нагрузки. Подсчет нагрузок горизонтальной
проекции дан в табл. 3.
Страницы: 1, 2
|