Стриотельство одноэтажного промышленного здания

Размещено на http://www.allbest.ru/

2

Содержание

1. Исходные данные

1.1 Назначение предварительных размеров балки

2. Теплотехнический расчет покрытия

3. Расчет ограждающей конструкции покрытия

3.1 Сбор нагрузок

3.2 Определение расчетных усилий и геометрических характеристик сечения

3.3 Проверка прочности и жесткости принятой конструкции настила

3.4 Проверка прогиба

4. Расчет спаренного многопролетного неразрезного прогона

4.1 Сбор нагрузок, статический расчет

4.2 Определение геометрических характеристик сечения прогона

4.3 Проверка прочности и жесткости прогонов

4.4 Расчет гвоздевого стыка

5. Расчет клеефанерной балки с плоской стенкой

5.1 Определение расчетных усилий

5.2 Подбор сечений элементов балки

5.3 Проектирование балки

5.4 Проверка принятого сечения

5.5 Расчет опирания балки на стойку

Список использованной литературы



1. Исходные данные

Тепловой режим работы одноэтажного промышленного здания - теплый.

Район строительства - Тюменская область

Снеговой район - ІІІ. Расчетное значение веса снегового покрова - S_g = 1,8 кПа [1].

Вид ригеля: балка двускатная клеефанерная двутаврового сечения.

Основные размеры здания: пролет L = 36 м, высота H = 8 м, шаг: В = 5м, длина здания: l = 40 м.

Ограждающие конструкции покрытия - дощатый настил по прогонам.

Несущие конструкции покрытия - балка двускатная клеефанерная двутаврового сечения.

Шаг балок- 5 м.

Влажность внутреннего воздуха: 60%.

Температуре внутреннего воздуха: 16С.

Влажностный режим помещений зданий: нормальный - влажность внутреннего воздуха св. 50 до 60 %, при температуре, св. 12 до 24°С.

Класс условия эксплуатации: 1 - максимальная влажность воздуха 65% при температуре 20 °С.

Зона влажности: 2-нормальная.

Подкласс условия эксплуатации: 1.2 - при нормальном режиме помещений[2, табл.Г.2].

1.1 Назначение предварительных размеров балки

Балка двускатная клеефанерная двутаврового сечения. Высота балки в середине пролета назначается по условиям[4 табл. 1],а на опорах h₀?600мм - по условию фанерной стенки на срез.

Задаемся уклоном в 7° и высоте балки на опоре 750 мм, следовательно высота балки в середине пролета:

,

что находится в допустимых пределах.

Задаемся h=2,6 м, h₀=0,75 м.

Рис 1. Схема основных несущих конструкций здания.

Шаг прогонов назначаем из рекомендаций: [0.5ч1.5] м.Принимаем шаг равный 1,4м (согласнол заданию).



2. Теплотехнический расчет покрытия

Найдем требуемое сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций.

Градусо-сутки отопительного периода следует определять по [3, формула 2]:

,

где t_в = 16°С - расчетная температура внутреннего воздуха;

t_н = -9,7°С - средняя температура наружного воздуха за отопительный период со средней суточной температурой ?8 °С;

z_оп = 267сут - продолжительность отопительного периода со средней суточной температурой ?8 °С.

Получаем: .

Приведенное сопротивление теплопередаче R_req,м²°С/Вт ограждающих конструкций находим по [3, формула 1]:

;

где =0,0004,=1,6- коэффициенты, значения которых следует принимать по данным таблицы для соответствующих групп зданий:

Получаем:

Тип теплоизоляционного материала - плиты минераловатные. Плотность, расчетный коэффициент теплопроводности .

Внутренняя обшивка - доска (ГОСТ 3916-69). Плотность, расчетный коэффициент теплопроводности, толщина д=19 мм.

Определяем толщину утеплителя:

;

;

,

_н = 23 Вт /м²С -- коэффициент теплоотдачи (для зимних условий) наружной поверхности ограждающей конструкции, принимаемый [3, табл.7];

_в = 8,7 Вт /м²С - коэффициент теплопередачи внутренней поверхности ограждающих конструкций, принимаемый по [3, табл. 7];

R_k- термическое сопротивление слоев ограждающей конструкции;

д- толщина слоя ограждающей конструкции.

,

.

Принимаем толщину утеплителя 200 мм.

Фактическое сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции:

.

.

Высота покрытия из условия жесткости:

,

мм, по сортаменту принимаем 225 мм = 0,225 м;

Рис. 2 Геометрические характеристики панели покрытия.



3. Расчет ограждающей конструкции покрытия

Расчет двойного дощатого настила

Зададимся конструкцией покрытия:

Рис. 3. Расчет конструкции покрытия.

Шаг прогонов принимаем равным 1,4м из рекомендаций: [0,5ч1,5] м.

3.1 Сбор нагрузок

Принимаю материал настила сосну III сорта, для которой:

- коэффициент условий эксплуатации табл.7 [2];

-коэффициент надежности по сроку службы 50-100 лет по табл.12 [2];

- для конструкций, в которых напряжения в элементах, возникающие от постоянных и временных длительных нагрузок, превышают 80 % суммарного напряжения от всех нагрузок пункт 5.2.в [2];

- расчетное сопротивление на изгиб для сосны III сорта по табл. 3, прим.5[2].

Принимаю материал прогонов сосну IIсорта, для которой:

- коэффициент условий эксплуатации табл.7 [2];

-коэффициент надежности по сроку службы 50-100 лет по табл.12 [2];

- для конструкций, в которых напряжения в элементах, возникающие от постоянных и временных длительных нагрузок, превышают 80 % суммарного напряжения от всех нагрузок пункт 5.2.в [2];

- расчетное сопротивление на изгиб для сосны II сорта по табл. 3 [2].

Исходя из конструкции кровли, проводим сбор нагрузок действующих на рабочий настил.

Данные сведены в табл. 1.

Таблица 1. Расчет нагрузок на 1 погонный метр расчетной полосы рабочего настила

№	Наименование нагрузки:	Норм. знач.	Коэф. надежн.	Расч. знач. qp
		qн
			гf
1	Профнастил Н57-750-0,6	0,075	1,05	0,08
2	Гидроизоляция Никофол NW	0,001	1,2	0,0012
3	Сплошной настил (неразреженны)	0,08	1,1	0,088
4	Рабочий слой (разреженный),	0,1	1,1	0,11
Итого:	0,256		0,2792
4.1	Снеговая	1,26	1,43	1,8
Всего:	1,516		2,0792

Рабочий настил разряженный из досок д?b = 0,025?0,2м, расположенные с зазором s = 0,05м, таким образом, в 1 погонный метр входит 4 доски шириной 0,2м и 4 зазора 0,05м.

.

Рабочий настил неразряженный толщиной 16 мм:

.

Монтажная нагрузка (сосредоточенный груз):

Нормативное значение q^н = 1 кН;

Коэффициент надежности г_f = 1,2;

Расчетное значение q^p = 1,2 кН.

Коэффициент надежности по нагрузке для позиции 1 принят согласно таблице 1 [1]- для металлических конструкции.

Коэффициент надежности по нагрузке для позиции 2 принят согласно таблице 1 [1]- для изоляционных материалов, выполняемых в заводских условиях.

Коэффициент надежности по нагрузке для позиции 3 принят согласно таблице 1 [1]- для деревянных конструкций.

3.2 Определение расчетных усилий и геометрических характеристик сечения

Расчет ведем на нормальную составляющую нагрузки при .

Рабочий настил рассчитываем на следующие сочетания нагрузок:

1) постоянная и временная нагрузка от снега (расчет на прочность и прогиб;

2) постоянная и временная от сосредоточенного груза с умножением последнего на коэффициент перегрузки (расчет только на прочность).

Рис. 4

Расчетное значение нормальной составляющей для полосы условно вырезанной вдоль ската (первое сочетание нагрузок) (рис. 6):

,

Максимальный изгибающий момент при первом сочетании нагрузок:

,

Рис 5.

Действие сосредоточенного груза от веса человека с инструментом

.

Расчетное значение нормальной составляющей для полосы условно вырезанной вдоль ската (второе сочетание нагрузок) (рис.7):

,

Максимальный изгибающий момент при втором сочетании нагрузок:

,

Так как , то расчет ведем для.

Определяем геометрические характеристики сечения рабочего настила толщиной :

момент сопротивления настила , момент инерции настила.

Рис. 6

3.3 Проверка прочности и жесткости принятой конструкции настила

Проверку прочности (I группа предельных состояний) осуществляем согласно п. 4.9 [1] по формуле 17.

Напряжение изгиба

,

где - расчетный изгибающий момент;

- расчетный момент сопротивления поперечного сечения элемента;

Получаем, что

.

Условие прочности обеспечено.

3.4 Проверка прогиба

Величину относительного прогиба определяем как

,

Где ,

( п.3.5) [2].

Находим

. (табл. 19 п.6.34) [2].

Принятая конструкция удовлетворяет требованиям II-ой группы предельных состояний. теплотехнический клеефанерный конструкция



4. Расчет спаренного многопролетного неразрезного прогона

4.1 Сбор нагрузок, статический расчет

Исходя из конструкций покрытия к данным, представленным в табл. 2, добавим собственный вес прогонов, вес утеплителя и домножим на ширину грузовой площади, равной расстоянию между прогонами 1,4 м (табл. 2).

Таблица 2. Расчет нагрузок на 1 погонный метр расчетной полосы прогона

№	Наименование нагрузки:	На 1 м2	На пролет прогонов 1,4 м	Норм. знач. qн	Коэф. надежн.	Расч. знач. qр
1	Профнастил Н57-750-0,6	0,075	1,4	0,105	1,05	0,11
2	Гидроизоляция Никофол NW	0,001	1,4	0,0014	1,2	0,0017
3	Сплошной настил(неразреженный)	0,08	1,4	0,112	1,1	0,1232
4	Рабочий слой (разреженный)	0,1	1,4	0,14	1,1	0,154
5	Утеплитель Минеральная вата	0,0375	1,4	0,0525	1,2	0,063
6	Пароизоляция Изоспан А	0,0003	1,4	0,0004	1,3	0,0005
7	Доски подшивки	0,08	1,4	0,112	1,1	0,1232
8кр	Прогон (3 дос,ки)	0,1010	1,4	0,1414	1,1	0,1555
8ср	Прогон (2 доски)	0,0673	1,4	0,0942	1,1	0,1036
	Итого постоянная крайний	0,4748		0,6546	1,1	0,7311
	Итого постоянная средний	0,4411		0,6074	1,1	0,6792
9	Снеговая	1,26	1,4	1,764	1,43	2,2932
Всего 1+2+3+4+5+6+7+8кр+9:	1,7348		2,9012		3,1343
Всего 1+2+3+4+5+6+7+8ср+9:	1,7011		2,854		3,0824

Коэффициент надежности по нагрузке для позиции 4 принят согласно таблице 1 [1]- для изоляционных материалов, выполняемых в заводских условиях.

Коэффициент надежности по нагрузке для позиции 5 принят согласно таблице 1 [1]- для изоляционных материалов, выполняемых на строительной площадке.

Расчетная схема прогона - неразрезной многопролетный дощатый спаренный прогон длиной, равной . Схема работы неразрезного прогона - равнопрогибная (рис. 3.1).

Максимальный изгибающий момент над второй от края опоре определяем как ; над средними опорами: .

Расчет ведем для двух моментов: над первой с края опоре и для всех средних прогонов .

Так как , то сечение прогона рассчитываем на прямой изгиб.

Нормальная составляющая к скату ;

Рис.7

скатная составляющая (вдоль ската кровли) .

Тогда имеем следующее.

1) Для вторых с края опор:

- расчетное значение нагрузок;

- нормативное значение нагрузок,

2) Для средних опор:

- расчетное значение нагрузок,

- нормативное значение нагрузок,

Моменты над вторыми с края опорами (расчетные):

.

Моменты над средними опорами (расчетные):

.

4.2 Определение геометрических характеристик сечения прогона

Для крайних пролетов (рис. 8):

,

Рис. 8

,

Для средних пролетов (рис. 9):

Рис. 9

,

.

4.3 Проверка прочности и жесткости прогонов

Расчет на прочность цельного сечения при изгибе проводим согласно п.4.12 [2] по формуле:

,

где - расчетный изгибающий момент;

- момент сопротивления поперечного сечения нетто;

Для сечения над вторыми от края опорами:

.

Для средних опор:

.

Проверку прогиба (II группа предельных состояний) при прямом изгибе выполняем по формуле (для равнопрогибной схемы работы прогона):

, , l=5,0 м.

Для крайних прогонов:

,

.

Для средних прогонов:

,

.

Предельный относительный прогиб определяем по табл. 19 п.6.34 [2] для прогонов покрытия:.

Видим, что .

Оба сечения удовлетворяют проверке прочности (I группа предельных состояний) и жесткости (II группа предельных состояний).

4.4 Расчет гвоздевого стыка

Эпюра моментов имеет нулевые значения на расстоянии (для равнопрогибной схемы рабочего прогона) от опоры. В этих сечениях располагается гвоздевой стык для соединения досок.

Диаметр гвоздей, скрепляющих стык, принимаем.

Расстояние от оси опоры до стыка . Принимаем 75 см.

, тогда .

Определим несущую способность одного гвоздя на один шов сплачивания:

гвозди работают несимметрично при одном шве между досками:.

По изгибу гвоздя (таблица 20) [2], но не болеегде ;

.

,

.

Смятие древесины несимметричного соединения элементов равной толщины:

,

.

,

.

Требуемое число гвоздей для крайнего прогона находим как:

- принимаем 8 шт.

Для среднего прогона:

шт. - принимаем 8 шт., гвозди забиваем по всей поверхности доски с шагом 60 см.

Рис. 10. Расчет гвоздевого стыка.



5. Расчет клеефанерной балки с плоской стенкой

Статический расчет.

Нормативная нагрузка от клееной балки покрытия рассчитывается по формуле 1 [4]:

,

где -нормативный собственный вес несущей конструкции, кН/м²;

-постоянная нормативная нагрузка, кН/м²;

-суммарная временная нормативная нагрузка (нормативная снеговая нагрузка по таблице 2), кН/м²;

- пролет конструкции, м;

- коэффициент собственного веса конструкции(табл.1)[4].

.

Таблица 3. Нагрузки на покрытие

Вид нагрузки	Коэф. перегрузки	Нагрузки
		Единичные, кН/м2	На 1 м балки, кН/м
		нормативная	расчетная	нормативная	расчетная
Постоянная загрузка
Покрытие	-	0,4748	0,5224	0,4748•5= =2,374	0,5224•5= =2,612
Многослойная балка	1,1	0,292	0,3212	0,292•5= =1,46	0,3212•5= =1,606
Итого		0,76	0,8436	3,834	4,218
Снеговая нагрузка	1,43	1,26	1,8	1,26•5=6,3	1,8•5=9
Полная нагрузка	-	2,0268	2,6436	10,134	13,218

5.1 Определение расчетных усилий

Наиболее опасное при изгибе двускатных балок двутаврового профиля сечение балки находится на расстоянии х от опор по формуле [4]:

,

где , - расстояния между центрами сечения поясов на опорах балки,

,

.

Расчетные изгибающий момент в опасном сечении и поперечная сила на опоре балки:

.

.

Конструктивное решение балки.

Принимаем балку покрытия двухскатной, трапецеидального очертания клеефанернойдвутаврового сечения.

Рис 11. Общий вид клеефанерной балки с плоской стенкой.

Принимаем для стенки балки берёзовую фанеру марки ФСФ сорта В/ВВ с наибольшими размерами листов 2700х2700 мм. Стенку балки составляем с наибольшей высотой и длиной из семи листов фанеры с размерами после обрезки 2675х2675 мм.

Конструкция клеефанерной балки одностенчатая, обладающая повышенной боковой жёсткостью и жёсткостью при кручении; способствует меньшему скоплению пыли на поверхности, удобна при эксплуатации и окраске балки.

Пояса балки и все другие дощатые и брусчатые элементы выполняются из строганных по четырём сторонам досок и брусков из древесины сосны с влажностью не более 12%.

5.2 Подбор сечений элементов балки

Из условия среза стенки на опоре находим ее толщину:

,

где - 12 МПа - фанера бакелизированная марки ФСБ толщиной 7 мм и более поперек волокон наружных слоев по таблице 6 [2];

- расчетная поперечная сила на опоре балки, кН;

- коэффициент плеча внутренней пары сил, примерные значения которого равны 0,75 - 0,8 в опорных сечениях балки;

- полная высота балки в опорном сечении, м.

.

Принимаем = 35 мм.

Учитывая, что изгибающий момент полностью воспринимается поясами, находим требуемую площадь сечения поясов. Высота балки в расчетном сечении. Расстояние между центрами сечения поясов (высоту пояса ориентировочно принимаем 200 мм).

Тогда ,

где = 9 МПа - расчетное сопротивление древесины растяжению (по табл. 3 [2]).

,

.

.

Выбор сечений поясов. Принимаем пояса в виде клееных пакетов из шести досок толщиной 38 мм (до острожки 44 мм), .

5.3 Проектирование балки

Принимаем сечения обоих поясов одинаковыми и постоянными по длине балки и составляем их из шести вертикальных слоев досок 200х38 мм.

Площадь принятого сечения одного пояса:

.

Рис. 12 Балка

Верхний сжатый пояс проектируем с одним стыком досок впритык в середине пролёта. Этот стык перекрывается парными дощатыми накладками для повышения боковой жёсткости. Стыковые накладки сечением 200х75 мм и длиной 660 мм крепятся с каждой стороны стыка четырьмя болтами d = 16 мм длиной 360 мм.

Доски нижнего пояса соединяются по длине зубчатыми стыками, располагаемыми вразбежку, причём в одном сечении допускается не более одного стыка, а расстояние между стыками принимается не менее 300 мм.

Стенка балки проектируется из двух листов семислойной берёзовой фанеры марки ФСФ сорта В/ВВ толщиной 8 мм с расположением волокон наружных слоёв шпонов перпендикулярно к оси нижнего пояса балки. Листы фанеры соединяются по длине балки встык и перекрываются накладками шириной 150 мм по всей высоте стенки.

Фанерная стенка крепится основными рёбрами жёсткости, установленными на расстоянии 1500 мм друг от друга в местах опирания продольных рёбер кровельных панелей, совпадающих с местами расположения стыков фанерных листов стенки. В промежутках между основными рёбрами размещаем дополнительные рёбра жёсткости. При принятом размещении рёбер с шагом а = 750 мм удовлетворяется требование по обеспечению устойчивости фанерных стенок балок, поскольку при этом соблюдается условие:

.

Основные и дополнительные рёбра жёсткости выполняются из пакета

сосновых досок шириной . Опорные сечения балки усиливаются над опорами спаренными рёбрами жёсткости тех же размеров.

Элементы клеефанерной балки склеивают водостойким фенольным клеем марки КБ - 3, учитывая возможность увлажнения балки при транспортировании и монтаже.

Рис. 13. Геометрические характеристики ребер жесткости.

5.4 Проверка принятого сечения

Характеристики приведённых сечений.

Е_ф=8500 МПа- модуль упругости семислойной фанеры.

Е_др=10000МПа - модуль упругости древесины (сосна II сорта )

При определении приведённых к древесине геометрических характеристик расчётных сечений балки площади фанерных элементов умножаем на отношение, а рабочую высоту фанерной стенки принимаем равной полной высоте стенки - при отсутствии в рассматриваемом сечении стыков фанеры и равной части высоты стенки, перекрытой стыковыми накладками (расстояние между поясами в свету) - при наличии вертикальных стыков фанеры. В i - м поперечном сечении балки приняты следующие обозначения:

- полная высота сечения;

- расстояние между центрами поясов;

- рабочая высота стенки балки.

Определяем приведённые статические моменты брутто в опорном сечении относительно нейтральной оси площади сечения пояса и половины сечения :

3.

.

Моменты инерции брутто приведённых поперечных сечений относительно нейтральной оси в опорном сечении , расчётном сечении на расстоянии от опор и в середине пролёта балки I:

;

;

;

где .

Рис. 14. Геометрические характеристики балки.

Проверка сечений по прочности:

- на изгиб балки в опасном сечении

;

= 15 МПа - расчетное сопротивление древесины изгибу (по табл. 3 [2]);

- на срез фанерной стенки в опорном сечении

;

- на скалывание клеевого шва между шпонами фанеры в местах приклейки досок к стенкам фанеры в опорном сечении

.

где, =1,8 МПа -фанера бакелизированная марки ФСБ толщиной 7 мм и болеепоперек волокон наружных слоев по таблице 6 [2];

- суммарная ширина приклеиваемых к фанерной стенке досок пояса.

Проверка сечений по жесткости:

Относительный прогиб двухскатной клеёной балки коробчатого поперечного сечения при учёте переменности сечения и влияния сдвигов в клеевых швах:

;

где - наибольший прогиб балки постоянного сечения, вычисленный по моменту инерции I в середине пролёта двухскатной балки;

k - коэффициент учёта переменности сечений по длине балки,

;

-коэффициент, учитывающий влияние сдвигающих сил на прогиб балки,

;

- коэффициент учёта сдвигающих напряжений;

- предельный относительный прогиб основных клеёных балок

покрытий.

Следовательно, сечения, принятые в пролёте и на опорах, удовлетворяют требованиям прочности всех элементов составного сечения и жёсткости балки.

Проверка устойчивости стенки:

Потеря местной устойчивости фанерной стенки наиболее вероятна на участках с большей поперечной силой и на участках больших размеров.

Рис. 15. Геометрические характеристики балки.

Проверяем устойчивость фанерной стенки в наиболее напряжённой первой и более длинной третьей панелях, расстояния от опор, до середин которых соответственно равны и , а расстояния между центрами площадей поясов соответственно будут:

;

.

Фанерная стенка с расположением наружных волокон перпендикулярно оси балки проверяется на местную устойчивость от одних касательных напряжений.

При и (здесь и - расстояние между рёбрами жёсткости в свету для первой и третьей панели) расчёт ведём по формуле:

,

где = 6,7 МПа и = 5,9 МПа находим по приложению Ж [2] при и .

Для первой панели:

.

Для третьей панели:

.

Для устойчивости фанерной стенки в первой и третьей панели проектируем опорные подкосы.

Проверка крепления стыковых накладок.

Вертикальные стыки листов фанеры стенки, расположенные по длине балки через 1500 мм, перекрыты фанерными стыковыми накладками на клею с заходом их на длину в каждую сторону от стыка стенки. Проверим прочность клеевых швов, прикрепляющих накладки в растянутых зонах стенки балки.

Наибольшее растягивающее напряжение у стыка стенки в наиболее напряжённом сечении на расстоянии х=5330 мм от опоры на уровне нижней грани стыковой накладки определяется зависимостью:

,

где - максимальное краевое нормальное напряжение в поясе балки;

- расчетное сопротивление растяжению в плоскости листа фанера бакелизированная марки ФСБ толщиной 7 мм и более, поперек волокон наружных слоев (табл.6 [2];

- полная высота балки;

- высота стенки в свету в сечении.

5.5 Расчет опирания балки на стойку

Из условия смятия в опорной плоскости древесины нижнего пояса балки поперёк волокон находим ширину обвязочного бруса:

.

Принимаем брус сечением 200х150 мм.

Проверяем высоту бруса как распорки вертикальных связей между стойками при при расстоянии между балками В = 360 см:

.



Список использованной литературы

1. СНиП 2.01.07-85*. Нагрузки и воздействия.

2. СНиП II-25-80. СП 64.13330.2011. Деревянные конструкции.

3. СНиП 23-02-2003. Тепловая защита зданий. - М.: 2004г.

4. Иванов В.А., Клименко В.З. и др. Конструкции из дерева и пластмасс. Примеры расчета и конструирования. Учебное пособие для вузов. - Киев: Высш. школа., 1981г.

5. Мартынова Г.В., Методические указания к практикуму по дисциплине «Конструкции из дерева и пластмасс» для студентов специальности 270800.62. Определение размеров сечений и несущей способности конструктивных элементов из дерева. - Ухта: 2014г.

6. Конструкции из дерева и пластмасс. Ю.В. Слицкоухов, В.Д. Буданов и др. - М.: 1986г.

7. Конструкции из дерева и пластмасс. Ю.В. Слицкоухов, В.Д. Буданов и др. - М.: 1986г.

Размещено на Allbest.ru