Конструкция склада минеральных удобрений

Пермский государственный технический университет

Строительный факультет

Кафедра строительных конструкций

Курсовой проект

Выполнил: ст. гр. ПГС - 07

Кузнецов А.Л.

Проверил: Осетрин А.В.

Пермь, 2009 г.

1. Расчет плиты покрытия

1.1 Исходные данные

Уклон кровли 1 : 3

Материал обшивок панелей - кровельные щиты ель 2 сорта

Шаг несущих конструкций - 3,0м

Шаг прогонов - 2м

Район строительства - г. Пермь

Условия эксплуатации - В2

а =33°41'24'

1.2 Расчёт конструкции не утепленного покрытия

Расчёт деревянного щита покрытия.

А. постоянные нагрузки

q us = г . д = 6000 · 0,05 = 300 Н/м2

где г = 6000 - плотность древесины ели

д= 0,05 - толщина щита

Б. временные нагрузки Снеговая нагрузка

S = So · м = 3200 · 0,75 = 2400 Н/ м2

So = 3200 Н/м 2 - нормативное значение веса снегового

покрова (для V снегового района ) -где м - коэф. перехода от веса снегового покрова на земле к снеговой нагрузке на покрытии

=0,75

Ветровая нагрузка действует перпендикулярно плоскости щита и находится по формуле:

wm = w0 · kc

w0 = 300 Н/м2

k = 0,65 + · 8 = 0,81 (при h = 18м)

Сe = 0,2 + · 13,69 = 0,3369

wm = 300 · 0,81· 0,3369 = 81, 87 Н/см2

1.3 Сбор нагрузок

Расчетные погонные нагрузки

Собственный вес щита

q 1us = q us • cosб • B = 330 • 0,832 • 1 = 274,58 Н/м

Снеговая нагрузка

Sp S • cos 2б • B = 2400•0,692•1= 1660,08 Н/м

Ветровая нагрузка

Wp = Wm • b = 186,2• 1 = 114,62 Н/м

1.4 Статический расчет щита

Щит рассчитывается по схеме 2-х пролетной балки

Расчетные сочетания нагрузок

Собственный вес+ снеговая нагрузка

q p1 = (q us +Sp) = 274,58 + 1660,08 = 1934,66 Н/м

2. Собственный вес + снеговая нагрузка + ветровая нагрузка

q p1 = q us + (W p + Sp) • = 274,58 + (1660,08+114,62) • 0,9 = 1871,81 Н/м

c•k = 0,9

Максимальный изгибающий момент

M1 = = = 967,33 Н•м

M11 = = = 935,91 Н•м

1.5 Конструктивный расчет щита

Расчетные характеристики материала.

Расчет характеристик материала

Ru1 = 1300 • 0,977 = 1275 H/см2

- Ru Расчетное сопротивление древесины на изгиб 1300 Н/см2

2. Ru11 = 1300 • 0,977 • 1,2 = 1530 Н/см2

1,2 - коэффициент кратковременной ветровой нагрузки

Требуемый момент ?

W1 ? = 75,87 см3

W11 ? = 61,17 см3

W = = ( b = min 32мм)

Требуемая ширина досок (при ширине 1м)

W = = = 104,17 см3

Нормативное напряжение.

у = = 893,38 Н/см2 < Ru = 1530 Н/см2

Относительный прогиб при первом сочетании нагрузок.

qн = (300• 0,832 + 2400 • 0,692) • 1 = 1910,4 Н/м

I = = 130,21 см4

= • = 2,13 / 384 • = < =

2. Расчет разрезного прогона

2.1 Сбор нагрузок на прогон

q пр = 108,247 Н/м2

Погонные нагрузки при шаге прогонов 2м

qн = 1656,32 • 2 = 3312,64 Н/м

qр = 2445,99 • 2 = 4891,98 Н/м

2.2 Статический расчет прогона

Прогон работает как балка на 2-х опорах, в условиях косого изгиба. Расчетный пролет прогона

lр = = 300 -= 285 см

Максимальный изгибающий момент.

М = = = 4966,89 Н•м

Составляющие моменты относительно главных осей сечения

Мх = М • cos б = 4966,89 • 0,832 = 4132, 45 Н•м

Му = М • sin б = 4966,89 • 0,555 = 2756, 62 Н•м

2.3 Конструктивный расчет прогона

Проектируем прогон прямоугольного сечения. Минимальные размеры поперечного сечения прогона при косом изгибе получаются при отношении сторон:

з = = = = 1,225

Требуемый момент сопротивления сечения

Wтр = = = 577,64 см3

Требуемая высота сечения.

hтр = = 16,19 см

b= см

Принимаем сечение прогона 15,0 х 15,0 х 300 см

Геометрическая характеристика сечения

Wx = = 562,5 см3

Ix = = 4218,75 см4

Проверка нормальных напряжений

у = + = + = 1224,71<Ru = 1300 Н/см2

Проверка прогиба прогона при косом изгибе от нормативных нагрузок

fx= =

fy= =

f= = 0,363 < = 1,5 см

3. Расчет арки

3.1 Сбор нагрузок

Постоянные нагрузки

qпр = Н/м2

Постоянная прогонная нагрузка

qнпост = 953,76 • 3 = 2861,28 Н/м

qпост = 1049,135 • 3 = 3147,41 Н/м

Временные нагрузки

Снеговая нагрузка

Погонная нормативная снеговая нагрузка

qnсн= 3200•3•0,7•0,75 = 5040 Н/м

Погонная расчетная снеговая нагрузка

Sp = Sg •м = 3200• 0,75•3 = 7200 Н/м

Ветровая нагрузка

w0= 0,3 кН/м2 (2-й ветровой район)

w=w0• гf • Ce • k

гf = 1,4; Ceнав = 0,34; Ceподв = -0,4

i - участок с однозначной эпюрой давления

hi - высота участка с однозначной эпюрой давления

kсрi - усредненный коэффициент изменения ветрового давления по высоте

kicpj = khj + • tg i ;

kcp1= k5 + • tg1 = 0,5

kcp2= k10 + • tg2 = 0,65 + 0,03 = 0,8

kcp3= k20 + • tg3 = 0,85 + 0,02 = 1,05

Расчетные значения ветровой нагрузки

w1нав = w0 • гf • Cенав • kср1 = 0,3•1,4•0,34•0,5=0,0714 кН/м2

w2нав = w0 • гf • Cенав • kср2 = 0,3•1,4•0,34•0,8=0,1142 кН/м2

w3нав = w0 • гf • Cенав • kср3 = 0,3•1,4•0,34•1,05=0,1499 кН/м2

w1подв = w0 • гf • Cеподв • kср1 = 0,3•1,4•0,4•0,5=0,084 кН/м2

w2подв = w0 • гf • Cеподв • kср2 = 0,3•1,4•0,4•0,8=0,134 кН/м2

w3подв = w0 • гf • Cеподв • kср3 = 0,3•1,4•0,4•1,05=0,176 кН/м2

Погонная расчетная ветровая нагрузка

w1нав = w1нав • b = 0,105 • 3=0,315 кН/м

w2нав = w2нав • b = 0,168 • 3=0,504 кН/м

w3нав = w3нав • b = 0,22 • 3=0,66 кН/м

w1подв = w1подв • b = 0,84 • 3=0,252 кН/м

w2подв = w2подв • b = 0,134 • 3=0,402 кН/м

w3подв = w3подв • b = 0,176 • 3=0,528 кН/м

3.2 Конструктивный расчет арки

Расчетное сочетание нагрузок

1-е сочетание: постоянная нагрузка + снеговая + Рv

414,619 + 788,534 + 37,504 = 1240,66 кН/м

2-е сочетание: постоянная + снеговая + ветровая + Рv

414,619 + (788,534 + 37,504 + 71,149) • 0,9 = 1222,09 кН/м

Расчетные усилия: М= 1240,657 кНм

N= 328,866 кНм

Определяем предварительные размеры поперечного сечения арки:

Принимаем: h= 171,5см (49 слоев из досок у = 219мм, до острожки 225мм, фрезер пластей с 2-х сторон 5мм)

b= 33,85см (2 слоя из досок у = 219мм, до острожки 225мм, фрезер пластей с 2-х сторон 6 мм, из досок у = 119,5мм, до острожки 125мм, фрезер пластей с 2-х сторон 5,5мм)

Сечение 171,5 х 33,85 см

171,5 х 32,85 см (фрезер с 2-х сторон 10мм)

Расчет арки на прочность

Данный расчет выполняем в соответствии с указаниями СНиП II-25-80* п.4.17

Мд

- изгибающий момент от действия поперечных и продольных нагрузок, определяемый из расчета по деформационной схеме.

Определение гибкости

л =

l0 = 0,5 • 64,9 = 32,45 м

S = 64,9м = длинна арки

r = радиус инерции сечения элемента с максимальными размерами брутто

r =

л = = 65,56 при л = 65,56 < 70>

ц = 1- a

Коэффициент a = 0,8 для древесины

Ru = 15•1•1•1,01•0,8 = 12,12 МПа

Nk = 250,198 кН

о = 1-

Мд = 1312,86 кНм

0,874 < Rc = 1,212

При данном значении прочность конструкции обеспечена

3.3 Расчет на устойчивость плоской формы деформирования

Для сжато - изгибаемых элементов при отрицательном изгибающем моменте:

где:

Fбр - площадь брутто с максимальными размерами сечения на участке lр

Wбр - Максимальный момент сопротивления брутто на участке l1

n2 - для элементов без закрепления растянутой зоны из плоскости деформирования и n=1 для элементов, имеющих такие закрепления

ц - Коэффициент продольного изгиба, определяется по формуле (8)

для гибкости участка элемента расчетной длинной lp из плоскости деформирования

цм - коэффициент определяемый по формуле (23)

цм = 140

где:

lр - расстояние между опорными сечениями элемента, а при закреплении сжатой кромки в промежуточных точках от смещения из плоскости изгиба расстояние между этими точками.

b - ширина поперечного сечения.

h - максимальная высота поперечного сечения на участке lp

kф - коэффициент зависящий от формы эпюры изгибающих моментов на участке lp

kф = 1,13

Принимаем lp = 2м

цм = 140 •

r = 0,289•b = 0,289•32,85 = 9,49 см

л = == 21,08 < лпред = 120

ц = = 6,75

о = коэффициент изменяющейся от 1 до 0, учитывающий дополнительный момент от продольной силы, вследствие прогиба элемента, определяемый по формуле:

о = 1- =1- = 0,993

Мд = = = 1249,403 кНм

0,443 ?1

Данное условие выполнено

3.4 Расчет узлов арки

3.4.1 Опорный узел

Расчетные усилия N = -393,06 кН

Q= 150,44 кН

Пролет арки 54м > 18м > конструктивно узел решается в виде плиточного шарнира.

Принимаем hш = 10 см

Из условия размещения болтов назначаем размеры:

S1 =6 • d = 6 • 30 = 180 мм

S2 =3 • d = 3 • 30 = 90 мм

S3 =2,5 • d = 2,5 • 30 = 75 мм (80мм)

d = 30мм - диаметр болта

Толщину башмака принимаем конструктивно 20мм. Проверяем условие, чтобы равнодействующая усилий в наиболее нагруженном болте от действия расчетной поперечной силы Q и момента в башмаке Мб не превышала его минимальной несущей способности.

Rб =

Rб - равнодействующие усилие в максимально нагруженном болте

[Т6] - минимальная несущая способность одного среза болта

Мб - расчетный момент в башмаке M6=Q• e

е - расстояние от оси шарнира до центра болтового соединения

nб - число болтов в крайнем ряду, ¦ оси элемента

mб - общее число болтов в башмаке

Zi - расстояние между осями болтов в направлении + оси элемента

Zmax - максимальное расстояние между осями болтов в том же направлении

У Zi - сумма квадратов расстояний между рядами болтов

e = 180 • 0,5 +180 + 20 + 50 = 340 мм

Мб = 150,44 • 0,34 = 51,15кНм = 5115 кН см

У Zi = 92 +272+452 = 2835 см2

Rб = = 42,49 кН < • nш = 45 кН

= 2,5• d2 = 2,5 • 32 = 22,5 кН

Проверка опорного узла на смятие под углом к волокнам

усм = < Rсмб • kN

Rсмб - расчетное сопротивление смятию древесины под углом к волокнам

kN - коэффициент, учитывающий концентрацию напряжений под кромками башмаков

Fсм = 54 • 61 = 3294 см2

Rсмб = 7,19 МПа

0,12 кН/см2 < 0,719 • 0,35 = 0,25 кН/см2

Проверка на скалывание по клеевому шву в опорном узле

ф =

Sx = = 25116,75 см3

Ix = = 1021414,5 см4

ф = 0,069 кН/см2 < Rск = 0,14 кН/см2

Прочность на скалывании обеспечена.

3.4.2 Коньковый узел

Расчетные усилия: N= -250,198 кН

Q= 166,799 кН

Н = N cos б + Q • sin б = -250.198 0,832 + 166.799 • 0,555 = - 115,59 кН

Н - горизонтальная составляющая усилий

R = Q cos б - N • sin б = 166,799 • 0,832 + 250,198 • 0,555 = 277,63 кН

R - вертикальная составляющая усилий

Коньковый узел конструктивно решается как опорный. Диаметр болтов назначаю такой же, т.е. d =30 мм. Толщина пластины башмака 20 мм.

е = 340мм

Mб = R • е = 277,63 • 0,34 = 94,39 кН м = 9439 кН см

У Zi2 = 92 + 272 + 452 = 2835 см2

Rб = 37,96 кН < [Тб] • nш = 38,82 кН

[Тб] = 2,5 • d 2 • = 2,5 • 32 • = 19,48 кН

Kб - коэффициент используемый при передаче усилий от панелей под углом к волокнам.

Проверка конькового узла на смятие под углом к волокнам

усм =

Rсмб - расчетное сопротивление смятию древесины под углом к волокнам

kN - коэффициент учитывающий концентрацию напряжений под кромками башмаков.

Fсм = 54 • 81= 4374 см2

Rсмб = 7,19 МПа

0,026 кН/см2 < 0,719 • 0,35 = 0,25 кН/см2

Проверка конькового узла на скалывание по клеевому шву:

ф = 0,044 кН /см2 < Rскб = 0,14 кН/см2

Rскб = 0,14 кН/см2 - расчетное сопротивление древесины скалыванию под углом к волокнам:

Rскб = 1,4 МПа = 0,14 кН/см2

4. Обеспечение пространственной устойчивости сооружения

В сооружении плоскостные несущие конструкции при помощи связей в продольном направлении объединяются в общую систему, которая доводиться до неподвижных частей, эта система обеспечивает пространственную неизменяемость, устойчивость, прочность и жесткость конструкции от воздействий внешних сил любого направления при расчетном сочетании нагрузок.

По конструктивному признаку связь - скатная с крестовой решеткой.

Блоки связей спаренные, так как пролет более 18 метров (54м), расположены в торцовых секциях и через 24 метра. Всего 4 блока связей с каждой стороны, что обеспечивает пространственную неизменяемость, устойчивость, прочность и жесткость конструкции.