Проектирование одноэтажного каркасного здания из деревянных конструкций (стр. 1 из 4)
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
Пенза, 2009
1. Компоновка 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 IVветровом 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
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 hр>80 мм.) внутри его выполняются пустоты, располагаемые вдоль длины панели. Ширину пустот принимаем b0=200 мм. (< 250 мм.).
Расстояние спот обшивки до пустоты, принимаем в пределах
, назначаем сп=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
| №п/п | Вид нагрузки | Нормативная qн, кН/м2 |  | Расчетная qн, кН/м2 |
| 1234 | Постоянные нагрузки–верхняя обшивка (алюминий)  =1 мм.–утеплитель (пенопласт  =100 кг/м3)–обрамление (фанерный швеллер)–нижняя обшивка (сталь) =1 ммИтого постоянная | 0,0260,0280,0290,07850,231 | 1,11,21,11,1 | 0,02860,02890,0310,08640,264 |
| Временная нагрузка –снег | 1,26 | 1,8 | ||
| Всего | 1,491 | 2,064 |
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 Pн=1000 Н с коэффициентом надежности
. Интенсивность действия местной нагрузки