Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего  
профессионального образования

«Пензенский Государственный Университет Архитектуры  и Строительства» 

Инженерно-строительный институт 

Кафедра «Строительные конструкции» 
 
 
 
 
 
 
 

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

  
 
 

К курсовому  проекту на тему:

Проектирование  одноэтажного каркасного

здания  из деревянных конструкций 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Автор проекта: Эльдар

Специальность: 2903 Группа ПГС-51

Обозначение: КП-2069059-******-09

Руководитель  проекта: *******

Проект защищен:

       (дата)  (оценка) 
 
 
 

   ПЕНЗА, 2009 
Содержание:

 
 
 

 

1.  Компановка конструктивного  остова здания. 

   Необходимо  разработать проект одноэтажного каркасного здания из деревянных конструкций (надземная  часть). Здание предназначено для  использования в качестве спортивного корпуса. Предусматривается, что строительство будет производиться в III снеговом районе и IV ветровом районе. Ширина здания в осях 42 м., длина здания 66 м., шаг поперечных рам 6 м., полезная высота 11 м. В качестве покрытия будет использоваться плоская металлическая кровля. Материал из которого изготовляются несущие конструкции лиственница. Рама трех шарнирная клеедощатая. В качестве ограждающих конструкций будут использоваться трехслойные плиты с заполнителем из пенопласта. Простота изготовления, надежность и экономичность арок способствовала ее применению в покрытии проектируемого здания.

     Клееные деревянные арки являются более эффективными как с экономической, так и  с эстетической точки зрения по сравнению с балочными конструкциями. Они имеют наиболее широкий диапазон применения в зданиях и сооружениях различного назначения. Арочные конструкции используются в покрытиях производственных, складских, зрелищных, выставочных, спортивных, зрелищных, общественных и других зданий и сооружений как больших, так и малых пролетов.

     Арки  являются распорными конструкциями. Наличие распора уменьшает расчетные изгибающие моменты в них по сравнению с моментами балочных конструкций, что в свою очередь приводит к уменьшению рабочих сечений, а, следовательно, к снижению расхода материала. Распор воспринят стальной затяжкой.

     Так как пролет более 30 м, то клееная  деревянная арка запроектирована трех шарнирной из условия изготовления и транспортировки и собирается из двух гнутых элементов. Очертание арки круговое, описанное по дуге окружности вокруг одного центра.

     Основные  узловые соединения трех шарнирной арки – опорные и коньковые шарниры. В большепролетных арках с затяжками предусматриваются – стыки затяжек и узлы крепления подвесок. Опорные и коньковые шарниры выполнены с применением валиковых шарниров. 
2. Проектирование панели со сплошным срединным слоем. 

   Требуется запроектировать утепленную панель покрытия производственного здания. Панели укладываются непосредственно  на несущие конструкции, устанавливаемые  с шагом 6 м. В целях максимальной сборности принимаем размеры панели в плане 3000x6000 мм. Верхняя обшивка принята из алюминиевого листа толщиной 1 мм., а нижняя из стали толщиной 1 мм. Средний слой – из полихлорвинилового пенопласта марки ПХВ-1 с объемной массой 100 кг/м³. Обрамляющие элементы панели выполнены из гнутых фанерных профилей швеллерного типа высотой 200 мм. 

   2.1 Выбор конструкции и назначение основных размеров

   поперечное  сечение панели и основные его  размеры показаны на рис.1 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Рис.1 Поперечное сечение панели. 

   Общую высоту панели назначаем в пределах с учетом стандартного размера высоты обрамляющего элемента (швеллера) и с соблюдением условия, что . Принимаем h=200+1+1=202 мм., что составляет примерно . Расстояние между осями обшивок h₀=201 мм.

   В целях экономии материала срединного слоя (при h_р>80 мм.) внутри его выполняются пустоты, располагаемые вдоль длины панели. Ширину пустот принимаем b₀=200 мм. (< 250 мм.).

   Расстояние  с_п от обшивки до пустоты, принимаем в пределах , назначаем с_п=35 мм.

   Толщина пенопласта d между пустотами пенопласта принята равной 45 мм, что дает возможность равномерно распределить пустоты по ширине панели и отвечает требованию чтобы оно было больше 40 мм. и больше 
 

   

 

 

2.2 Подсчет нагрузок. 

    Постоянную  нагрузку от покрытия подсчитываем по фактическому весу всех элементов (обшивок, обрамления и срединного слоя) панели. Результаты подсчета приведены в таблице 1.

    Сбор  нагрузок

Таблица 1

 

2.3 Определение геометрических характеристик

   Прежде  чем определить геометрические характеристики, проверим, к какому типу относится  панель. Для этого проверим условия:

   

   

   

,

   где .

   Условия выполняются, следовательно, панель относится  к четвертому типу (согласно классификации [1]), то есть к панелям со сплошным срединным слоем. Для таких панелей обрамляющие ребра, расположенные по контуру, в работе не учитываются. Геометрические характеристики подсчитывают без учета срединного слоя для расчетной полосы, равного 1 м. Принимая во внимание, что обшивки сделаны из различного материала, то все геометрические характеристики будем приводить к материалу верхней обшивки.

   Приведенный статический момент

   

.

   Площадь, приведенная к материалу верхней  обшивки

   

.

   Определяем  положение нейтральной оси

   

. 
 
 

   Приведенный момент инерции относительно нейтральной  оси

Приведенный момент сопротивления

,

.

2.4 Определение расчетных усилий 

Проверяем, не относится  ли панель к гибким пластинам, используя  выражения:

;

   886,65<7153, следовательно, панель не относится к гибким пластинам. Рассчитываем панель, как свободнолежащую балку на двух опорах с расчетным пролетом .

   

   

   2.5 Проверка несущей способности панели 

   Проверка  прочности растянутой обшивки:

   

   Так как  толщина сжатой обшивки меньше 4 мм., то прочность ее проверяем с учетом начальной кривизны по формуле

   

,

   где .

   Проверка  прочности срединного слоя

         -по  нормальным напряжениям

   

   где ;

   

         -по касательным напряжениям

   

         -по  эквивалентным напряжениям

   

   

   2.6 Проверка прогибов панели 

   Изгибная  жесткость панели с учетом податливости срединного слоя равна:

   

,

   где .

   Проверяем прогиб панели по формуле:

   

.

   2.7 Расчет на местные нагрузки

 

   В качестве местной нагрузки принимаем монтажный  груз P^н=1000 Н с коэффициентом надежности . Интенсивность действия местной нагрузки

   

   Радиус  приведенного круга:

   

.

   Значения  коэффициентов  при характеристике

1) ;

.

2) ;

   

.

   Проверяем прочность:

   а) по нормальным напряжениям в обшивке:

      ,

      .

   б) по касательным напряжениям в обшивке:

      ,

     

   в) по нормальным сжимающим напряжениям  в срединном слое:

     

. 
3.0 Проектирование круговой арки 

   Трехшарнирные арки являются статически определимыми системами, поэтому определение  усилий в них не вызывает каких-либо трудностей. Весь статический расчет будем производить в следующей  последовательности: