Xreferat.com » Рефераты по строительству » Проектирование склада сыпучих материалов

Проектирование склада сыпучих материалов

Пермский государственный технический университет

Кафедра строительных конструкций


КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

Проектирование склада сыпучих материалов


Выполнил: студент гр. ПГС06

Андреева О.Н.

Проверил: преподаватель

Осетрин А.В.


Пермь 2009

Задание на проектирование


Рис. 1 Геометрическая схема конструкции


Табл.1 Задание


Наименование величин

№ схемы 2 (Склад сыпучих материалов)
А Место строительства г. Березники
Г Шаг конструкций 4,5 м
И Расчетный пролет 64 м
Е Высота f/l= 1/2
В Длина здания 72 м
А Материал обшивок панелей Асбестоцемент
Е Средний слой панели Пенопопласт

Компоновка плиты


Плиты покрытия укладываются непосредственно по несущим конструкциям, длина плиты равна шагу несущих конструкций – 4,5 м. Ширина плиты принимается равной ширине плоского асбестоцементного листа по ГОСТ 18124 – 1,5 м. Толщина листа – 10 мм. Асбестоцементные листы крепятся к деревянному каркасу шурупами диаметром 5 мм и длиной 50 мм через предварительно просверленные и раззенкованные отверстия.

Высота плиты h

Каркас плит состоит из продольных и поперечных ребер. Ребра принимаем из ели 2-го сорта. Толщину ребер принимаем 50мм. По сортаменту принимаем доски 50*175 мм. После острожки кромок размеры ребер 50*170 мм. Шаг продольных ребер конструктивно назначаем 50см. Поперечные ребра принимаются того же сечения, что и продольные и ставятся в местах стыков асбестоцементных листов. листы стыкуются на «ус». Учитывая размеры стандартных асбестоцементных листов ставим в плите два поперечных ребра. Пароизоляция – окрасочная по наружной стороне обшивки. Окраска производится эмалью ПФ-115 за 2 раза. Вентиляция в плитах осуществляется вдоль плит через вентиляционные отверстия в поперечных ребрах.


Теплотехнический расчет плиты


Место строительства: г. Березники

Температура наиболее холодной пятидневки с обеспеченностью 0,92:

text=-37°С;

Средняя температура наружного воздуха отопительного периода:

tht=-6,7°С;

Продолжительность отопительного периода со среднесуточной температурой ≤8°С: zht=245 суток;

Расчетная средняя температура внутреннего воздуха: tint=12°С;

Зона влажности: 3 (сухая);

Влажностный режим помещений: влажный (75%);

Условия эксплуатации: Б (нормальный);

Расчетные формулы, а также значения величин и коэффициентов приняты по СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий».


Наименование слоя

Рулонный ковёр (2 слоя рубероида) 600 0,010 0,17 0,059
Асбоцементный лист 1800 0,010 0,52 0,019
Пенопласт ПС-1 40 Х 0,06
Асбоцементный лист 600 0,010 0,52 0,019


Принимаем толщину утеплителя 100 мм.

Сбор нагрузок на плиту (кН/м2).

Сбор нагрузок выполняем в табличной форме:


N п/п Наименование нагрузки Единицы измерения Нормативная нагрузка

gf

Расчетная нагрузка
I Постоянные:



1 Кровля 2 слоя рубероида кН/м2 0,100 1,3 0,130
2

Собственный вес продольных ребер:

кН/м2 0,115 1,1 0,127
3

Собственный вес поперечных ребер:

кН/м2 0,040 1,1 0,044
4

Верхняя и нижняя обшивки из асбоцементного листа:

кН/м2 0,18 1,1 0,198
5

Утеплитель: пенопласт ПС-1

кН/м2 0,03 1,2 0,036
ИТОГО: qпокр кН/м2 0,465
0,535
II Временные: кН/м2 1,344
1,92
6

Снеговая





7

Ветровая

кН/м2

кН/м2 0,15 1,4 0,21
ВСЕГО q кН/м2 1,959
2,655

Снеговая нагрузка


Полное расчетное значение снеговой нагрузки S на горизонтальную проекцию покрытия следует определять по формуле



Рис. 2 Схема загружения арки снеговой нагрузки


Sg=3,2 кН/м2 – расчетное значение веса снегового покрова на 1 м2 горизонтальной поверхности земли (г Березники – V снеговой район);

при α= 45о;

S= 3,2· 0,6= 1,92 кН/м2;


Ветровая нагрузка


Нормативное значение средней составляющей ветровой нагрузки wm на высоте z над поверхностью земли



w0= 0,30 – нормативное значение ветрового давления (г. Березники – II ветровой район)

k = 1,0 (z = 32 м)– коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления по высоте в зависимости от типа местности (местность тип В – городские территории, лесные массивы и другие местности равномерно покрытые препятствиями)


Высота z, м

Ј 5

10 20 40
Коэффициент k 0,5 0,65 0,85 1,1

с — аэродинамический коэффициент (се1= +0,5; се2= -0,4)

gf – коэффициент надежности по нагрузке. gf = 1,4

Полные погонные нагрузки (при )

Нормативная:;

Расчетная: ;


Статический расчет


Ширина площадки опирания на верхний пояс несущей конструкции 6 см, расчетный пролет плиты: . Плита рассчитывается как балка на 2-х опорах.

Расчетный изгибаемый момент:



Поперечная сила:



Определение геометрических характеристик расчетного сечения плиты

Для сжатых обшивок принимаем часть обшивки

= 18 см, с двух сторон – 36 см;

= 25 см, с двух сторон – 50 см, т.е. сечение получается несимметричным (рис. 3).


Рис. 3. Расчетное сечение плиты

Определяем положение нейтральной оси сечения по формуле без учета податливости соединений ребер каркаса с обшивками



Отношение модуля упругости обшивки к модулю упругости каркаса равно:


= =(1,4·104)/(1·104) = 1,4.


Yо = (85·9,5 + 1,4·36·18,5 + 1,4·50·0,5)/[85 + (36 + 50) ·1,4] = 8,6 см.

Определяем моменты инерции каркаса и обшивок.

Собственный момент инерции каркаса

= 4·173/12 = 1637,7 см4.

Момент инерции каркаса относительно найденной нейтральной оси

= 1637,7 + 85· (9,5 – 8,6)2 = 1706,6 см4.

Моменты инерции обшивок относительно нейтральной оси:

= [36·13/12 + 36(18,5 – 8,6)2]1,4 = 4943,9 см4;

= [50·13/12 + 50(8,6 –0,5)2]1,4 = 4598,5 см4.

Суммарный момент инерции сечения:

= 1637,7 + 4943,9 + 4598,5 = 11180,1см4.

Шурупы в плите расставлены с шагом 180 мм, т.е. = 8.

Статические моменты относительно нейтральной оси будут равны:

= 36(18,5 – 8,6)1,4 = 499,0 см3;

= 50(8,6 – 0,5)1,4 = 567,0 см3.

Определяем коэффициент податливости соединений т (= 1, = 62·10-5):



Определяем :



т >, т.е. для расчета прочности каркаса принимаем т ==0,156;

для расчета прочности обшивок принимаем т = 0,738.

Положение нейтральной оси определяем с учетом коэффициента податливости соединений ребер каркаса с обшивками при т = 0,738, т.е. при т для определения напряжений в обшивках.

Определяем положение нейтральной оси:


см.


Моменты инерции будут равны:

= 1637,7 + 85(9,5 – 8,75)2 = 1685,5 см4;

= [36·13/12 + 36(18,5 – 8,75)2]l,4 = 4795,4 см4;

= [50·13/12 + 50(8,75 – 0,5)2]1,4 = 4770,2 см4.

Для определения напряжений в ребре каркаса положение нейтральной оси определяем при = 0,156:

см.


Моменты инерции:

= 1637,7 + 85(9,5 – 9,23)2 = 1643,9 см4;

= l,4[36·l3/12 + 36(18,5 – 9,23)2] = 4335,2 см4;

= 1,4[50·13/12 + 50(9,23– 0,5)2] = 5340,7 см4;



= 736,25 + 0,7382(4335,2 + 5340,7) = 6006,2 см4.

Определяем напряжение в ребре каркаса и обшивках.

Определяем коэффициент для определения напряжений в обшивках:



Определяем напряжения в обшивках:

в нижней обшивке


кН/см2;


в верхней обшивке


кН/см2;


Определяем напряжения в каркасе.

Определяем коэффициент :



В растянутой зоне ребра


кН/см2


В сжатой зоне ребра

кН/см2

Статический момент относительно сдвигаемого сечения равен

= 50·1,4(9,23 – 0,5) + 5·8,23·4,115 = 781,9 см3.

Приведенный момент инерции согласно формуле [16] равен:


= 1643,9 + 0,1562· (4335,2+5340,7) = 1879,4 см4;


= (17,37·781,9)/(1879,4·50) = 0,145 кН/см2.


Проверка прочности элементов плиты


Прочностные показатели материалов

В соответствии с ГОСТ 18124 – 75* первый сорт прессованного асбестоцементного плоского листа имеет временное сопротивление изгибу 23 МПа. Временное сопротивление изгибу для расчета плиты, равное 23•0,9 = 20,7 МПа. Принимаем значения расчетных сопротивлений асбестоцемента, соответствующие временному сопротивлению изгиба 20 МПа (Rc = 30,5 МПа, Rt = 8,5 МПа и Rst = 14,5 МПа).

Расчетные сопротивления следует умножить на коэффициент условия работы

Тогда = 3,05·0,7 = 1,83 кН/см2;

= 0,85·0,7 = 0,6 кН/см2;

= 1,45·0,7 = 1,5 кН/см2.

Определение расчетных сопротивлений каркаса и производится по СНиП II–25–80 "Деревянные конструкции" для древесины II категории расчетное сопротивление древесины вдоль волокон сжатию = 13 МПа, растяжению = 10 МПа, скалыванию = 1,6 МПа.

Проверки прочности элементов плиты:

в обшивке

0,68 кН/см2< =1,83 кН/см2;

0,58 кН/см2< = 0,6 кН/см2;

в ребре каркаса

0,421 МПа < = 1,3 кН/см2;

0,449 МПа <= 1,0 кН/см2;

= 0,145 кН/см2< = 0,16 кН/см2.

Расчет и проверка прогиба плиты

Изгибная жесткость

= 1979,4·104 МПа·см4

Максимальный прогиб плиты


(5/384)(2,9·4504·0,5)/(1897,4·104·100) = 0,81 см.


Предельный прогиб

0,81 см < (l/250)=1,8 см.

Вывод:

Подобранное сечение удовлетворяет условиям прочности и жесткости.


Расчет арки


Склад сыпучих материалов пролетом 62 м представляет собой А–образную арку, в качестве несущих конструкций которой применена стрельчатая арка треугольного очертания с затяжкой. Геометрическая схема – трехшарнирная статически неопределимая арка с затяжкой


Сбор нагрузок на несущий элемент полуарки


Несущий элемент арки – клееная деревянная балка прямоугольного сечения.

Шаг арок – 4,5 м.

Ширина сбора нагрузок – 4,5 м.


Постоянные нагрузки


Нормативная нагрузка от собственной массы несущей конструкции вычисляется приблизительно по эмпирической формуле:


=(0,465+ 1,344) / [1000/ (7∙ 64) - 1]= 1,47 кН/м2;


kсм= 7 – коэффициент собственной массы конструкции;

кН/м2 – нормативная нагрузка от массы покрытия;

кН/м2 – нормативная снеговая нагрузка;

Погонные нагрузки на полуарку

Нормативная постоянная


кН/м;


Расчетная постоянная


кН/м;


Нормативная снеговая


кН/м;


Расчетная снеговая


кН/м;


Ветровая нагрузка


Ветровая нагрузка принимается по табл.5 и приложению 3 СНиПа [1].

Город Березники находится во II ветровом районе, нормативное ветровое давление на покрытие Wo= 0,3 МПа.

Расчетное значение ветровой нагрузки определяется по формуле


W= Wo∙ k∙ c∙ γf;


где k – коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления по высоте;

c – аэродинамический коэффициент, учитывающий форму покрытия

(cе1= 0,4+ (0,8- 0,4)∙ (45- 40) / (60- 40)= 0,5; cе2=-0,4);

γf = 1,4 – коэффициент надежности по нагрузке;


Рис. 4. Схема загружения арки ветровой нагрузкой


Погонные расчетные значения ветровой нагрузки


W1= W1∙ B= 0,3∙ 0,50∙ 0,5∙ 1,4∙ 4,5= 0,473 кН/м;

W2= W2∙ B= 0,3∙ 0,65∙ 0,5∙ 1,4∙ 4,5= 0,614 кН/м;

W3= W3∙ B= 0,3∙ 0,85∙ 0,5∙ 1,4∙ 4,5= 0,803 кН/м;

W4= W4∙ B= 0,3∙ 1,0∙ 0,5∙ 1,4∙ 4,5= 0,945 кН/м;

W5= W5∙ B= 0,3∙ 1,0∙ 0,4∙ 1,4∙ 4,5= 0,756 кН/м;

W6= W6∙ B= 0,3∙ 0,85∙ 0,4∙ 1,4∙ 4,5= 0,643 кН/м;

W7= W7∙ B= 0,3∙ 0,65∙ 0,4∙ 1,4∙ 4,5= 0,491кН/м;

W8= W8∙ B= 0,3∙ 0,50∙ 0,4∙ 1,4∙ 4,5= 0,378 кН/м;


Расчет сочетаний нагрузок

Расчет сочетаний нагрузок производим по правилам строительной механики на ЭВМ с использованием расчетного комплекса «Лира Windows 9.0»

Сочетание нагрузок

Расчетные сочетания нагрузок принимаются в соответствии с п.п. 1.10.-1.13.СНиП [1]. Расчет ведется на одно или несколько основных сочетаний нагрузок.

Первое сочетание нагрузок включает в себя постоянную и снеговую нагрузки по всему пролету:


qI= g + S, кН/м


Второе сочетание нагрузок включает в себя постоянную и снеговую нагрузки по всему пролету совместно с ветровой нагрузкой:


qII= g + 0,9∙(S + W), кН/м


Третье сочетание нагрузок включает в себя постоянную нагрузку по всему пролету, снеговую нагрузку на половине пролета и ветровую нагрузку:


qIII= g + 0,9∙(S’ + W), кН/м


Наибольшие усилия в элементах арки:

продольная сила N= - 117 кН;

поперечная сила Q= - 208 кН;

изгибающий момент М= + 1679 кНм.

Коньковый узел

продольная сила N= - 117 кН;

поперечная сила Q= - 52 кН.

Опорный узел

продольная сила N= - 1147 кН;

поперечная сила Q= + 208 кН.

Усилия в затяжке

продольная сила N= -421 кН;

поперечная сила Q= +75 кН.

изгибающий момент М= +310 кНм.


Статический расчет арки


Статический расчет несущего элемента арки выполняем в соответствии с указаниями СНиП [2] как сжато-изгибаемого элемента. Расчетное сечение арки является сечение с максимальным изгибающим моментом от наиболее невыгодного сочетания нагрузок М= 1679 кНм. При этом же сочетании нагрузок определяем значения продольной силы N= -1147 кН в расчетном сечении и величины продольных и поперечных сил в коньковом и опорном узлах.


Подбор сечения полуарки


Материал для изготовления полуарок принимаем древесину сосны второго сорта толщиной 32 мм. Коэффициент надежности по назначению γn = 0,95. Сечение полуарки принимается клееным прямоугольным.

Оптимальная высота поперечного сечения арки находится в пределах

(1/40 - 1/50)l = (1/40 - 1/50)4500 = 112,5 – 90,0 см.

Согласно СНиП [2], пп. 3.1 и 3.2, коэффициенты условий работы древесины будут при h > 60 см, δсл = 3,2 см mб = 0,8; mсл = 1; соответственно расчетное сопротивление сжатию и изгибу

Rс = Rи = 0,96Ч0,8Ч1,5= 1,152 кН/см2.

Предварительное определение размеров поперечного сечения арки производим по п. 4.17 СНиП [2]:

N/Fрасч + Mд/Wрасч ≤ Rс.

h3 - βNh/Rс - 6βM/(ξRс) = 0.

h3 + 3ph + 2q = 0,


Принимаем


β = h/b = 5,5; ξ = 0,65.

p = -βN/(3Rс)= -5,5Ч1147/(3Ч11520)= -0,183;

q = -3βM/(ξRс)= -3Ч5,5Ч1679/(0,65Ч11520)= -3,70;

h3 – 0,549Чh – 7,4 = 0,


Поскольку q >> p, дискриминант уравнения Д = q2 + p2 > 0 и оно имеет одно действительное и два мнимых решения. Согласно формуле Кардано, действительное решение h = U + V,


;

h = U + V= 1,95- 0,16= 2,11 м.


Компонуем сечение из 66 слоев досок толщиной 32 мм, шириной 100 и 200 мм. С учетом острожки по 6 мм с каждой стороны, расчетное сечение получаем 2100 х 400 мм.

Расчетные площадь поперечного сечения и момент сопротивления сечения:


Wрасч = bЧh2/6 = 40Ч2102/6 = 294000 cм3;

F расч = bЧh = 40 Ч210 = 8400 см2.


Расчет по прочности сжато-изгибаемой полуарки

Расчет элемента на прочность выполняем в соответствии с указаниями п. 4.17 СНиП [2] по формуле



Определяем гибкость согласно пп.4.4 и 6.25:


λ = l0/r = lЧμ/ = lЧμ / = lЧμ /(0,29h) = 4530Ч1/(0,29Ч210) = 74,4.


Fбр = Fрасч= 8400 см2 - площадь брутто с максимальными размерами сечения элемента;

Коэффициент продольного изгиба


φ= 3000/λ2=3000/74,42=0,54


Коэффициент, учитывающий дополнительный момент от продольной силы при деформации оси элемента


ξ = 1 - N/(φЧЧFбр) = 1 - 1147/(0,54Ч1,152Ч8400) = 0,78;


Изгибающий момент от действия поперечных и продольных нагрузок


Mд = M/ξ = 1679 / 0,78 = 2153 кНм;


N/Fрасч+ Mд/Wрасч= 1147/8400 + 2153Ч102/294000 = 0,14 + 0,73 = 0,87 < 1,152 кН/м2,


т.е. прочность сечения обеспечена с запасом 25%.

Расчет на устойчивость плоской формы деформирования


Расчет на устойчивость плоской формы деформирования производим в соответствии с п. 4.18 [2] по формуле


N/(FбрφRс) + [Mд/(WбрφмRи)]n ≤ 1


Показатель степени n = 1, т.к. элементы арки имеют раскрепления растянутой зоны из плоскости деформирования lр = 1500 см,

Коэффициент φМ определяем с введением в знаменатель коэффициента mб согласно п. 4.25 [3]:

φМ = 140Чb2Чkф/(lрЧhЧmб) = 140Ч402Ч1,13/(1500Ч210Ч0,8) = 1,0.

Согласно п. 4.14, к коэффициенту φМ вводим коэффициенты Kжм и Kнм. С учетом подкрепления внешней кромки при m > 4 Kжм = 1


Kнм = 0,142ЧlрЧ/h + 1,76ЧhЧ/lр + 1,4Чαр = 0,142Ч1500/210 + 1,76Ч210/1500+ 1,4Ч0= 1,26;


φмKнм = 1,0Ч1,26 = 1,26

Коэффициент продольного изгиба φ из плоскости


φ = A/λ2y = 3000/[(lо/r]2= 3000Ч0,292Ч402/15002 = 0,18.


Согласно п. 4.18, к коэффициенту φ вводим коэффициент KнN:


KнN = 0,75 + 0,06(lр/h)2 + 0,6αрlр/h = 0,75 + 0,06(1500/210)2 = 3,06

φKнN = 0,18Ч3,06 = 0,55.

N/(FбрφRс) + Mд/(WбрφмRи) = 1147/(8400Ч0,55Ч1,152) + 2153Ч102/(294000Ч1,26Ч1,152) = 0,22 + 0,50 =

Если Вам нужна помощь с академической работой (курсовая, контрольная, диплом, реферат и т.д.), обратитесь к нашим специалистам. Более 90000 специалистов готовы Вам помочь.
Бесплатные корректировки и доработки. Бесплатная оценка стоимости работы.

Поможем написать работу на аналогичную тему

Получить выполненную работу или консультацию специалиста по вашему учебному проекту
Нужна помощь в написании работы?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Пишем статьи РИНЦ, ВАК, Scopus. Помогаем в публикации. Правки вносим бесплатно.

Похожие рефераты: