Проект выставочного павильона с холодным режимом работы

Исходные данные

1. Объект — выставочный павильон

2. Вид несущих конструкций — рама

3. Шаг несущих конструкций — 4,8 м

4. Длина здания — 48 м

5. Ширина здания — 20 м

6. Высота здания — 11 м

7. Район строительства — г. Москва

8. Тепловой режим здания — холодный

9. Материал для несущих конструкций:

деревянные конструкции — ель металлические конструкции — С38/23

1. Конструктивные особенности проектируемого здания

Для проектируемого здания — выставочный павильон с холодным режимом работы. Несущие и ограждающие конструкции здания будут эксплуатироваться внутри неотапливаемого помещения, что соответствует работе конструкций для групп Б1 — Б3. Коэффициент условий работы 1−0,9.

Вкачестве несущих конструкций выставочного павильона принимают дощатоклееную трехшарнирную гнутую раму. Опирание рамы предусмотрено на фундамент (марка бетона фундамента В10).

2. Технико-экономическое сравнение вариантов конструкций

Выбор рациональных типов конструкций производят на основании сравнений 3-х конкурентоспособных вариантов.

Производят расчёт выбранных вариантов конструкций по расходу основных строительных материалов — древесины и металла.

1. Определяют собственную массу основных несущих конструкций:

Вариант № 1.

Вариант № 2.

Вариант № 3.

2. Определяют расход металла для изготовления основных несущих конструкций:

Вариант № 1.

Вариант № 2.

Вариант № 3.

3. Определяют расход металла для изготовления 1 м² конструкций покрытия:

Вариант № 1.

Вариант № 2.

Вариант № 3.

4. Определяют расход древесины для изготовления основных несущих конструкций в расчёте на 1 м² плана здания:

Вариант № 1.

Вариант № 2.

Вариант № 3.

5. Определяют расход древесины для изготовления конструкций покрытия в расчёте на 1 м² плана здания:

Вариант № 1.

Вариант № 2.

Вариант № 3.

Результаты выполненных расчётов заносят в таблицу № 2.

Таблица № 2.

Для дальнейшего проектирования принимаем вариант с наименьшим расходом древесины и металла — вариант № 1.

3. Расчет и конструированное покрытие здания

Проектируем покрытие в виде асбоцементных волнистых листов по многопролётным неразрезным дощато-гвоздевым прогонам. Обычно шаг прогонов бывает в пределах 1,2…1,5 м. Дощато-гвоздевые прогоны проектируются из двух досок, поставленных на ребро; по длине доски соединяются между собой гвоздями, расположенными на расстоянии 40 — 50 см друг от друга. Гвозди в стыке расстанавливаются двумя рядами, количество гвоздей определяется расчётом.

Расчёт многопролётного дощато-гвоздевого прогона.

Исходные данные:

пролёт прогона — 4,8 м;

шаг пролёта примем — 1,35 м;

место строительства — г. Москва;

нормативная снеговая нагрузка 1800 Н/м2;

угол наклона кровли б = 15°.

Нагрузку от массы прогона принимаем равной 100 Н/м. Тогда расчётная нагрузка, действующая на прогон, равна:

.

Нормативное значение нагрузки, действующей на прогон, равно:

.

Нормальная составляющая расчётной нагрузки:

.

Скатная составляющая расчётной нагрузки:

.

Нормальная составляющая от нормативной нагрузки:

.

Расчёт прогонов ведётся по двум группам предельных состояний.

Размеры поперечного сечения определяются расчётом на прочность по нормальным сечениям. Расчёт ведётся по изгибающему моменту, возникающему на третьей с края опоре. Изгибающий момент определяется по формуле:

Принятые размеры поперечного сечения прогона проверяются на изгибающий момент, действующий в первом пролёте, который определяется по формуле:

Прогоны проектируются из ели 2-го сорта. Группа конструкций Б1; коэффициент условий работы конструкций mв = 1; расчётное сопротивление древесины при изгибе равно 14 МПа.

Требуемый момент сопротивления поперечного сечения прогона равен:

Зададимся толщиной одной доски 50 мм. Тогда суммарная ширина прогона будет равна 100 мм, а требуемая высота поперечного сечения:

По сортаменту пиломатериалов принимаем сечение прогона из двух досок размером 50×150 мм. Фактический момент сопротивления сечения прогона составляет 468,75 см³.

Проверим прогон принятого размера поперечного сечения на действие изгибающего момента в первом пролёте,

что меньше расчётного сопротивления древесины при изгибе, равного 14 МПа с учётом коэффициента условия работы mв = 1.

На скалывание деревянные прогоны проверяются только при больших сосредоточенных силах, расположенных близко к опорам, а при равномерно распределённой нагрузке — при отношении пролёта к высоте поперечного сечения менее чем 5,4. В нашем случае отношение пролёта к высоте поперечного сечения равно 480 / 11 = 43,63 что > 5,4, следовательно, проверку на скалывание производить не требуется.

4. Расчет гнутой рамы

Исходные данные:

Рама постоянного очертания, пролёт? = 20 м., шаг рам 4,8 м. Уклон рамы 1:4. Район строительства — город Москва, по снеговой нагрузке — III район, по скоростному напору ветра — I район.

Геометрические размеры оси рамы.

Поперечное сечение рамы принимают прямоугольным с постоянной шириной b=26,5 см (после острожки досок ширной27,5 см) и с переменной высотой. Толщину досок принимают 19 мм (после острожки досок толщиной 25 мм). Высота сечения в карнизной части принимают в пределах (1/25−1/35) l — приняли 1/2520=0,8 м=80 см, на опоре — (0,4−0,5) h приняли 0,5?0,855=42,75 см, а в коньке — (0,3−0,4) h приняли 0,4?0,855=0,342 м =34,2 см (приняли 18ґ1,9=34,2см).

При принятых размерах сечения рамы определяют нахождение нейтральной оси относительно наружного контура. Расчетный пролет рамы. Высота в коньке H=11 м. Радиус кривизны расчетной оси в закругленной части получится r0 =rнар? =3000−210=2790 мм. Угол наклона ригеля к горизонту. Угол дуги закругления Длина дуги полурамы Полная длина оси полурамы 5,91+3,65+9,02=18,63 м Таблица № 3

Сбор нагрузок.

Постоянные равномерно распределённые нагрузки на 1 м² горизонтальной проекции покрытия определяем с введением коэффициента перегрузки n = 1,1 и коэффициента R= S/(0,5??) = 18,4/11 = 1,7, учитывающего разницу между длиной дуги полурамы и её горизонтальной проекцией. Сбор постоянных нагрузок от веса покрытия приведён в таблице № 4.

Таблица № 4

2 листа полиэфирного волнистого стеклопластика 0,069 1,1 0,0759

Рёбра каркаса и поперечные рёбра диафрагмы из досок сечением 250ґ35 мм 0,129 1,1 0,1419

Итого 0,198? 0,2 0,2178?0,22

Временная нагрузка Снеговая — - 1,8

Ветровая 0,23 1,2 0,28

Статический расчёт рамы.

Определяют усилия в расчетных сечениях рамы. Для упрощения расчета определяются усилия в сечениях от единичной вертикальной нагрузки, расположенной на левой половине рамы, а затем вычисляют усилия от постоянной нагрузки на всем пролете рамы, от снеговой на всем пролете и на половине и усилия от ветровой нагрузки.

Определяют опорные реакции. От единичной вертикальной нагрузки.

Опорные реакции от ветровой нагрузки определяют, заменяя для упрощения вычислений, ветровую нагрузку, действующую нормально к скатам кровли, ее составляющим. Опорные реакции определяют из равенства нулю суммы моментов всех сил относительно шарниров рамы:

Определяют изгибающий момент от единичной вертикальной нагрузки (кН*м):

Определяют нормальные и поперечные силы при основных сочетаниях нагрузок:

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

Для определения расчетных усилий в раме принимают следующие сочетания нагрузок.

Основное сочетание. Постоянные вертикальные нагрузки по всему пролету и снеговая по всему пролету или на половине пролета.

Дополнительное сочетание. Постоянные вертикальные нагрузки по всему пролету и снеговая по всему пролету или на половине пролета и ветровая. В этом случае временные нагрузки умножаются на коэффициент 0,9.

Для предотвращения работы клеевых швов на отрыв под действием раскалывающих усилий, возникающих в зоне опорного и конькового шарниров, концы полурамы стягивают болтами? = 18 мм, поставленными нормально к её оси.

Список используемой литературы

конструкция покрытие рама

1. Под ред. Г. Г. Карлсена и Ю. В. Слицкоухова «Конструкции дерева и пластмасс». М. Сройиздат 1986 г.

2. И. М. Гринь «Строительные конструкции из дерева и синтетических материалов» г. Киев 1988 г.

3. В. Е. Шишкин «Примеры расчёта конструкций из дерева и пластмасс» М. Стройиздат 1974 г.

4. Справочник под ред. И. М. Гриня «Проектирование и расчёт деревянных конструкций» г. Киев 1975 г.

5. СНиП II-25−80 Часть2 «Деревянные конструкции». М. Госстройиздат 1983 г.

6. СНиП 2.01.07−85* «Нагрузки и воздействия». М. Госстройиздат 1993 г.

7. СНиП 2.01.01−82 «Строительная климатология и геофизика». М. Госстройиздат 1991 г.

8. Пособие по проектированию деревянных конструкций (к СНиП II-25−80) М. 1986 г.

9. Лихолетов О. Д. Учебное пособие «Конструкции дерева и пластмасс» М. 1996 г.