Конструкція складу мінеральних добрив

Пермський державний технічний університет

Будівельний факультет

Кафедра будівельних конструкцій

Курсовий проект

Виконав: ст. гр. ПГС - 07

Кузнєцов А.Л.

Перевірив: осетрина А.В.

Перм, 2009 р.

1. Розрахунок плити покриття

1.1 Вихідні дані

Ухил покрівлі 1: 3

Матеріал обшивок панелей - покрівельні щити ялина 2 сорту

Крок несучих конструкцій - 3,0 м

Крок прогонів - 2м

Район будівництва - м. Перм

Умови експлуатації - В2

а = 33 ° 41'24 "

1.2 Розрахунок конструкції не утепленого покриття

Розрахунок дерев'яного щита покриття.

А. постійні навантаження

q us = р. д = 6000 · 0,05 = 300 Н/м2

де г = 6000 - щільність деревини ялини

д = 0,05 - товщина щита

Б. тимчасові навантаження Снігове навантаження

S = So · м = 3200 · 0,75 = 2400 Н / м2

So = 3200 Н / м 2 - нормативне значення ваги снігового

покриву (для V снігового району)-де м - коеф. переходу від ваги снігового покриву на землі до снігового навантаження на покритті

= 0,75

Вітрова навантаження діє перпендикулярно площині щита і знаходиться за формулою:

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 Збір навантажень

Розрахункові погонні навантаження

Власний вага щита

q 1us = q us ∙ cos б ∙ B = 330 ∙ 0,832 ∙ 1 = 274,58 Н / м

Снігова навантаження

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

Вітрова навантаження

Wp = Wm ∙ b = 186,2 ∙ 1 = 114,62 Н / м

1.4 Статичний розрахунок щита

Щит розраховується за схемою 2-х пролітної балки

Розрахункові поєднання навантажень

Власний вага + снігове навантаження

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

2. Власний вага + снігове навантаження + вітрове навантаження

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

c ∙ k = 0,9

Максимальний згинальний момент

M1 = = = 967,33 Н ∙ м

M11 = = = 935,91 Н ∙ м

1.5 Конструктивний розрахунок щита

Розрахункові характеристики матеріалу.

Розрахунок характеристик матеріалу

Ru1 = 1300 ∙ 0,977 = один тисячу двісті сімдесят п'ять H/см2

- Ru Розрахунковий опір деревини на вигин 1300 Н/см2

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

1,2 - коефіцієнт короткочасної вітрового навантаження

Необхідний момент ≥

W1 ≥ = 75,87 см3

W11 ≥ = 61,17 см3

W = = (B = min 32мм)

Необхідна ширина дощок (при ширині 1м)

W = = = 104,17 см3

Нормативне напругу.

у = = 893,38 Н/см2 <Ru = 1530 Н/см2

Відносний прогин при першому сполученні навантажень.

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

I = = 130,21 СМ4

= ∙ = 2,13 / 384 ∙ = < =

2. Розрахунок розрізного прогону

2.1 Збір навантажень на прогін

q пр = 108,247 Н/м2

Погонні навантаження при кроці прогонів 2м

qн = 1656,32 ∙ 2 = 3312,64 Н / м

Qр = 2445,99 ∙ 2 = 4891,98 Н / м

2.2 Статичний розрахунок прогону

Прогін працює як балка на 2-х опорах, в умовах косого згину. Розрахунковий проліт прогону

lр = = 300 - = 285 см

Максимальний згинальний момент.

М = = = 4966,89 Н ∙ м

Складові моменти щодо головних осей перерізу

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 Конструктивний розрахунок прогону

Проектуємо прогін прямокутного перерізу. Мінімальні розміри поперечного перерізу прогону при косому згині виходять при відношенні сторін:

з = = = = 1,225

Необхідний момент опору перерізу

Wтр = = = 577,64 см3

Необхідна висота перерізу.

hтр = = 16,19 см

b = см

Приймаються перетин прогону 15,0 х 15,0 х 300 см

Геометрична характеристика перерізу

Wx = = 562,5 см3

Ix = = 4218,75 СМ4

Перевірка нормальних напружень

у = + = + = 1224,71 <Ru = 1300 Н/см2

Перевірка прогину прогону при косому згині від нормативних навантажень

fx = =

fy = =

f = = 0,363 < = 1,5 см

3. Розрахунок арки

3.1 Збір навантажень

Постійні навантаження

	Нормативна Н/м2	Коеф. Обрані.	Розрахункова Н/м2
Постійні
Вага покриття	300	1,1	330
Маса прогону	108,247	1,1	119,075
Маса арки	545,51	1,1	600,06
Разом:	953,76		1049,135

qпр = Н/м2

Постійна Прогінній навантаження

qнпост = 953,76 ∙ 3 = 2861,28 Н / м

qпост = 1049,135 ∙ 3 = 3147,41 Н / м

Тимчасові навантаження

Снігове навантаження

Погонна нормативна снігове навантаження

qnсн = 3200 ∙ 3 ∙ 0,7 ∙ 0,75 = 5040 Н / м

Погонна розрахункова снігове навантаження

Sp = Sg ∙ м = 3200 ∙ 0,75 ∙ 3 = 7200 Н / м

Вітрова навантаження

w0 = 0,3 кН/м2 (2-й вітрової район)

w = w0 ∙ гf ∙ Ce ∙ k

гf = 1,4; Ceнав = 0,34; Ceподв = -0,4

i - ділянка з однозначною епюр тиску

hi - висота ділянки з однозначною епюр тиску

kсрi - усереднений коефіцієнт зміни вітрового тиску по висоті

ділянку	висота	tg i	Ki
i = 1 i = 2 i = 3	5 10 20	0 0,03 0,02	0,5 0,65 0,85

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

Розрахункові значення вітрового навантаження

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

Погонна розрахункова вітрове навантаження

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 Конструктивний розрахунок арки

Розрахункове поєднання навантажень

1-е поєднання: постійне навантаження + снігова + Р ↓

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

2-е поєднання: постійна + снігова + вітрова + Р ↓

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

Розрахункові зусилля: М = 1240,657 кНм

N = 328,866 кНм

Визначаємо попередні розміри поперечного перерізу арки:

Приймаємо: h = 171,5 см (49 шарів з дощок у = 219мм, до острожки 225мм, фрезер пластей з 2-х сторін 5мм)

b = 33,85 см (2 шари з дощок у = 219мм, до острожки 225мм, фрезер пластей з 2-х сторін 6 мм, з дощок у = 119,5 мм, до острожки 125мм, фрезер пластей з 2-х сторін 5,5 мм )

Перетин 171,5 х 33,85 см

171,5 х 32,85 см (фрезер з 2-х сторін 10мм)

Розрахунок арки на міцність

Цей розрахунок виконуємо в відповідності з вказівками СНіП II-25-80 * п.4.17

Мд

- Згинальний момент від дії поперечних і поздовжніх навантажень, визначається з розрахунку по деформаційної схемою.

Визначення гнучкості

л =

l0 = 0,5 ∙ 64,9 = 32,45 м

S = 64,9 м = довжина арки

r = радіус інерції перерізу елемента з максимальними розмірами брутто

r =

л = = 65,56 при л = 65,56 <70 →

ц = 1 - a

Коефіцієнт a = 0,8 для деревини

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 цьому значенні міцність конструкції забезпечена

3.3 Розрахунок на стійкість плоскої форми деформування

Для стисло - згинальних елементів при негативному вигинає моменту:

де:

Fбр - площа брутто із максимальними розмірами перерізу на ділянці lр

Wбр - Максимальний момент опору брутто на ділянці l1

n2 - для елементів без закріплення розтягнутої зони з площини деформування і n = 1 для елементів, що мають такі закріплення

ц - Коефіцієнт поздовжнього вигину, визначається за формулою (8)

для гнучкості ділянки елемента розрахункової довгою lp з площини деформування

цм - коефіцієнт визначається за формулою (23)

цм = 140

де:

lр - відстань між опорними перерізами елемента, а при закріпленні стислій кромки в проміжних точках від зміщення з площини вигину відстань між цими точками.

b - ширина поперечного перерізу.

h - максимальна висота поперечного перерізу на ділянці lp

Kф - коефіцієнт залежить від форми епюри згинаючих моментів на ділянці lp

Kф = 1,13

Приймаються lp = 2м

цм = 140 ∙

r = 0,289 ∙ b = 0,289 ∙ 32,85 = 9,49 см

л = = = 21,08 <лпред = 120

ц = = 6,75

о = коефіцієнт змінюється від 1 до 0, враховує додатковий момент від поздовжньої сили, внаслідок прогину елемента, що визначається за формулою:

о = 1 - = 1 - = 0,993

Мд = = = 1249,403 кНм

0,443 ≤ 1

Дане умова виконана

3.4 Розрахунок вузлів арки

3.4.1 Опорний вузол

Розрахункові зусилля N = -393,06 кН

Q = 150,44 кН

Проліт арки 54м> 18м → конструктивно вузол вирішується у вигляді плиткового шарніра.

Приймаються Hш = 10 см

З умови розміщення болтів призначаємо розміри:

S1 = 6 ∙ d = 6 ∙ 30 = 180 мм

S2 = 3 ∙ d = 3 ∙ 30 = 90 мм

S3 = 2,5 ∙ d = 2,5 ∙ 30 = 75 мм (80 мм)

d = 30мм - діаметр болта

Товщину черевика приймаємо конструктивно 20мм. Перевіряємо умову, щоб рівнодіюча зусиль у найбільш навантаженому болті від дій розрахункової поперечної сили Q і моменту в черевику Мб не перевищувала його мінімальної несучої здатності.

Rб =

Rб - равнодействующие зусилля в максимально навантаженому болті

[Т6] - мінімальна несуча спроможність одного зрізу болта

Мб - розрахунковий момент в черевику M6 = Q ∙ e

e - відстань від осі шарніра до центру болтового з'єднання

nб - число болтів у крайньому ряду, ║ осі елемента

mб - загальне число болтів в черевику

Zi - відстань між осями болтів у напрямку ┴ осі елемента

Zmax - максимальна відстань між осями болтів в тому ж напрямку

У Zi - сума квадратів відстаней між рядами болтів

e = 180 ∙ 0,5 +180 + 20 + 50 = 340 мм

Мб = 150,44 ∙ 0,34 = 51,15 кНм = 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

Перевірка опорного вузла на зминання під кутом до волокон

УСМ = <Rсмб ∙ kN

Rсмб - розрахунковий опір зім'яту деревини під кутом до волокон

kN - коефіцієнт, що враховує концентрацію напружень під кромками черевиків

Fсм = 54 ∙ 61 = 3294 см2

Rсмб = 7,19 МПа

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

Перевірка на сколювання по клейовому шву в опорному вузлі

ф =

Sx = = 25116,75 см3

Ix = = 1021414,5 СМ4

ф = 0,069 кН/см2 <Rск = 0,14 кН/см2

Міцність на сколюванні забезпечена.

3.4.2 Коньковий вузол

Розрахункові зусилля: 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 - горизонтальна складова зусиль

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

R - вертикальна складова зусиль

Коньковий вузол конструктивно вирішується як опорний. Діаметр болтів призначаю такий же, тобто d = 30 мм. Товщина пластини 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 - коефіцієнт використовується при передачі зусиль від панелей під кутом до волокон.

Перевірка конькового вузла на зминання під кутом до волокон

УСМ =

Rсмб - розрахунковий опір зім'яту деревини під кутом до волокон

kN - коефіцієнт враховує концентрацію напружень під кромками черевиків.

Fсм = 54 ∙ 81 = 4374 см2

Rсмб = 7,19 МПа

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

Перевірка конькового вузла на сколювання по клейовому шву:

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

Rскб = 0,14 кН/см2 - розрахунковий опір деревини сколюванню під кутом до волокон:

Rскб = 1,4 МПа = 0,14 кН/см2

4. Забезпечення просторової стійкості споруди

У спорудженні площинні несучі конструкції за допомогою зв'язків у поздовжньому напрямку об'єднуються в загальну систему, яка доводитися до нерухомих частин, ця система забезпечує просторову незмінюваність, стійкість, міцність і жорсткість конструкції від впливів зовнішніх сил будь-якого напрямку при розрахунковому сполученні навантажень.

За конструктивною ознакою зв'язок - скатна з хрестової гратами.

Блоки зв'язків спарені, так як проліт більше 18 метрів (54м), розташовані в торцевих секціях і через 24 метри. Всього 4 блоку зв'язків з кожного боку, що забезпечує просторову незмінюваність, стійкість, міцність і жорсткість конструкції.