Проектирование конструкции напольного зернохранилища, длинна которого равна 36 м, а высота – 4,2 м (место строительства – г. Новосибирск)

Министерство Общего и Профессионального Образования Российской Федерации

Новосибирский Государственный Архитектурно-Строительный Университет

                                                                           Кафедра: КДиП

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

Конструкции напольного зернохранилища.

                                                                               Выполнила: студ. гр. 429

                                                                                            Бобылев П. А.

                                                                                    Приняла: Прижукова Е. Л.

г. Новосибирск 2002

ПРОЕКТНАЯ  РАЗРАБОТКА

Исходные данные.

Полная длина здания 36м.

Шаг колонн В=4м

Пролёт 18м.

Высота здания 4,2м.

Место строительства г.Новосибирск.

Здание неотапливаемое.

Снеговая нагрузка: IV-ый снеговой район S=1,5 kН/м².

Ветровая нагрузка: III-ий ветровой район W=0,3 kПа.

Содержание.

1.  Расчет настила……………………………………………………………

     2. Расчёт прогонов……………………………………………………………

     3. Расчёт арки………………………………………………………………...

3.1 Геометрические размеры системы и нагрузки……………………..

3.2. Определение усилий в элементах системы………………………..

3.3. Подбор сечения верхнего пояса…………………………………….

3.4. Подбор сечения нижнего пояса…………………………………….

3.5. Расчёт и конструирование узловых соединений…………………..

3.6. Опорная плита……………………………………………………….

3.7. Коньковый узел……………………………………………………..

     4. Расчёт колоны………………………………………………………………..

4.1. Статический расчёт………………………………………………….

4.2. Конструктивный расчёт………………………………………………..

4.3. Расчёт узла защемления стойки……………………………………….

     5. Расчёт фахверка………………………………………………………………

Литература……………………………………………………………………

1.Расчёт настила.

Запроектировать двойной дощатый настил под холодную рулонную кровлю. Щиты настила шириной 2м, длиной 3м опираются на прогоны, установленные с шагом l = 1,5м. Район строительства по снеговой нагрузки IV. Уклон кровли 0,2. температурно-влажностные условия эксплуатации Б1.

Защитный настил принимаем без расчёта из досок сечением bxd = 100x16мм, расположенных под углом 45^о к доскам рабочего настила. Нижний рабочий настил назначаем из досок сечением 150x25мм (d = 0,025). Для проветривания делаем его разреженным с зазором D = 100мм.

Произведём сбор нагрузок на 1 кв.м. горизонтальной поверхности настила.

Таблица 1

Здесь при отношении нормативных нагрузок от собственного веса  покрытия к нормативному значению веса снегового покрова g^н/S_o = 0,245/1,5 = 0,16<0,8 коэффициент надёжности по нагрузке принимаем равным 1,6.

Настил рассчитываем как двухпролётную балку на два сочетания нагрузок:

1)  собственный вес g и снег р – на прочность и прогиб;

2)  собственный вес g и сосредоточенная нагрузка Р – только на прочность. Нормативное значение Р = 1 кН.

Расчёт настила ведём для полосы шириной bрасч = 1,0 м.

Максимальный изгибающий момент при первом сочетании нагрузок:

М1  = g*l*2/8 = 2,69*1,5*2/8 = 0,76 кН/м², где g = 2,69*bрасч = 2,69 кН/м².

Момент сопротивления настила равен:                                                                                                               

               = м³.

Здесь в расчёт берём только доски рабочего настила, bрасч/(b+D) – число досок , укладываемых на ширине настила 1м.

Напряжения при изгибе:

s₁ = М1/W = 0,76*10^-3/(0,625*10^-4) = 12,2 МПа<R_Н = 13 МПа.

Согласно п.3.1. прим.5 СНиП II-25-80 расчётное сопротивление для древесины третьего сорта, используемой для настилов, принимаем равным R_н = 13 МПа.

Момент инерции настила:

                           J = W*h/2 = 0,625*10^-4*0,025/2 = 0,78*10^-6 м⁴.

Прогиб:

                ¦ = м.

                f/l   =  0.006/1.5 = 1/250<[f/l]_пр  = 1/150. 

Максимальный изгибающий момент при втором сочетании нагрузок:

М2 = 0,07*q*l²+0.207*P*l = 0.07*0.288*1.5²+0.207*2.4*1.5 = 0.79 кН*м.

Здесь считаем, что, благодаря защитному настилу, действие сосредоточенной нагрузки Р = 1*1,2 = 1,2 кН. распространяется на ширину 0,5м рабочего настила. Соответственно на ширине настила в 1м разместится два груза и расчётная сосредоточенная нагрузка составит Р = 1,2*2 = 2,4 кН.

s = 0,79*10^-3/(0,625*10^-4) = 12,6 МПа<R_нm_н = 13*1,2 = 15,6 МПа,

 где: m_н  = 1,2 – коэффициент условия работы для конструкций, рассчитываемых с учётом воздействия монтажных нагрузок.

2. Расчёт прогонов.

Запроектировать прогоны под холодную кровлю, устраиваемую по дощатым щитам настила. Шаг прогонов 1,5м. Уклон кровли i = 0,2. Шаг несущих конструкций 4м.

Принимаем консольно-балочные прогоны из брусьев сечением 125x150мм. Шарниры располагаем попарно через пролёт, осуществляя их в виде «косого прируба». Расстояние от опор до шарнира принимаем X = 0,15*l (равномоментное решение).

Крайний пролёт прогонов уменьшаем до 0,85*l.

Нагрузка от покрытия – см. Табл.1.

g^н = 0,245*1,5 = 0,37 кН/м ; g = 0,288*1,5 = 0,43кН/м.

Снеговая нагрузка:

р^н = 1,5*1,5 = 2,25 кН/м ; р = 2,4*1,5 = 3,6 кН/м.

Нагрузка от собственного веса прогона:

q^н_с.в. = 2*0,06*0,175*5 = 0,11 кН/м ; g_{с. в.} =0,11*1,1 = 0,12 кН/м.

Нормальная составляющая нагрузки:

q^н_х = (0.37+0,11+2,25*0,928)*0,928 = 2,38 кН/м;

q_х = (0,43+0,12+3,6*0,928)*0,928 = 3,61 кН/м.

Изгибающий момент определяем по формуле:

М_max=q_x*l²/16 = 3.61*4²/16 = 3.61 кН*м

Нормальные напряжения:

s_max= M_max/W = 3.61*10^-3/(4,69*10^-4) = 7,7 МПа < R_н = 13 МПа,

где: W = b*h/6 = 0.125*0.15²/6 = 4.69*10^-4 м³.

Прогиб консольных прогонов определяем по формуле:

¦ = 2*q^н_x*l⁴/(384*EJ) = 2*2,38*10^-3*4⁴/(384*3,52*10^-1) = 0,009м.

¦/l = 0,009/4 = 1/444 <[¦/l]_пред = 1/200,

где: J = b*h/12 = 0.125*0.15³/12 = 3.52*10^-5м⁴.

3. Расчёт арки.

3.1 Геометрические размеры системы и нагрузки.

Расчетную схему принимаем с отношением h/l =1/5. При этом высота системы будет h=3,54 м. Угол наклона верхних поясов a = 21°50; tga = 0,4; sina = 0,371; cosa = 0,928. Длина ската

l_ск=l/2cosa=17,7/2*0,928=8,2 м.

Нагрузки на 1 м² плана здания сведены в таблицу 2, в которой подсчитаны нормативная и расчетная нагрузки.

Таблица 2

Подсчет нагрузки на 1 м² плана здания.

Собственный вес системы определяем при k_св = 5 из выражения

g_св = (g_н+S_o)/((1000/k_св *l)-1) = (0,245+1,5)/((1000/5*17,7)-1) = 0,169 кН/м²

Коэффициент надёжности для снеговой нагрузки g_f =1,6.

Нагрузка на 1м системы: постоянная q =0.474*9 = 4,266 кН/м;

 временная S = 2,4*9 = 21,6 кН/м.

3.2. Определение усилий в элементах системы.

Систему рассчитывают на два сочетания нагрузок – постоянную и временную нагрузки по всему пролёту и постоянную нагрузку по всему пролёту и временную на половине пролёта. При первом сочетании нагрузок:

опорные реакции

А₁ = В₁ = (q+S)*l/2 = (4,266+21,6)*17,7/2 = 228,9 кН;

Усилие в затяжке

Н₁ = (q+S)*l²/8*h = (4,266+21,6)*17,7²/8*3,54 = 286,1 кН.

Сжимающее усилие в верхнем поясе

N₁  = H₁/cos a = 286.1/0.928 = 308,3 кН.

Изгибающий момент от нагрузки по верхнему поясу

М₁ = (q+S)*l²/32 = (4,266+21,6)*17,7²/32 = 253,2кН*м.

При втором сочетании нагрузок:

Опорные реакции

А₂ = q*l/2+3/4*S*l/2 = 4,266*17,7/2+3/4*21,6*17,7/2 = 181,1 кН.

В₂ = q*l/2+1/4*S*l/2 = 4,266*17,7/2+1/4*21,6*17,7/2 = 85,5 кН.

Усилие в затяжке

Н₂ = q*l²/8*h+S*l²/16*h = 4,266*17,7²/8*3,54+21,6*17,7²/16*3,54 = 166,7 кН;

Сжимающее усилие в верхнем поясе у опор

N₂ = Н₂/cos a = 166.7/0,928 = 179,6 кН.

3.3. Подбор сечения верхнего пояса.

Задаёмся эксцентриситетом приложения нормальной силы в опорных