Проектирование хоккейного стадиона (144540)

Посмотреть архив целиком

Пермский Государственный Технический Университет

Кафедра Строительных Конструкций














КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

По дисциплине «Конструкции из дерева и пластмасс»

на тему «Проектирование хоккейного стадиона»




Выполнил:

Семёнов К.В.


Проверил:

Фаизов И.Н.




Пермь 2009


Задание на проектирование


Рис. 1 - Геометрическая схема конструкции


Таблица 1 - Задание


Наименование величин


Н

схемы

2 (Хоккейный стадион)

Е

Место строительства

г. Соликамск

С

Шаг конструкций

3,5 м

Т

Расчетный пролет

18 м

Е

Высота

f/l= 1/2

Р

Длина здания

55 м

О

Тип панели покрытия

Асбестоцемент

В

Средний слой панели

Пенополиуретан


1. Компоновка плиты


Плиты покрытия укладываются непосредственно по несущим конструкциям, длина плиты равна шагу несущих конструкций – 3,5 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 50 мм.

По сортаменту принимаем доски 50*150 мм.

После острожки кромок размеры ребер 50*145 мм.

Шаг продольных ребер конструктивно назначаем 50 см.

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.


1.1 Теплотехнический расчет плиты


Место строительства: г. Соликамск

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

Пенополиуретан ТУ 67-87-75

40

Х

0,04


Асбоцементный лист

600

0,010

0,52

0,019


Принимаем толщину утеплителя 80 мм.


1.2 Сбор нагрузок на плиту (кН/м2)


Сбор нагрузок выполняем в табличной форме:


N п/п

Наименование нагрузки

Единицы измерения

Нормативная нагрузка

f

Расчетная нагрузка

I

Постоянные:





1

Кровля 2 слоя рубероида

кН/м2

0,100

1,3

0,130

2

Собственный вес продольных ребер:

кН/м2

0,098

1,1

0,108

3

Собственный вес поперечных ребер:

кН/м2

0,033

1,1

0,036

4

Верхняя и нижняя обшивки из асбоцементного листа:

кН/м2

0,36

1,1

0,396

5

Утеплитель: Пенополиуретан

кН/м2

0,032

1,2

0,038

ИТОГО: qпокр

кН/м2

0,623


0,708

II

Временные:

кН/м2

3,91


5,58

6

Снеговая

7

Ветровая

кН/м2

кН/м2

0,105

1,4

0,147

ВСЕГО q

кН/м2

4,638


6,435


1.3 Снеговая нагрузка


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

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

Схему распределения снеговой нагрузки и значения коэффициента  принимаем в соответствии с приложением 3 СНиП Нагрузки и воздействия [1], при этом промежуточные значения коэффициента  определяем линейной интерполяцией (рис. 2).


Рис. 2 - Схема распределения снеговой нагрузки


1 = cos 1,8;

2 = 2,4 sin 1,4,

где  - уклон покрытия, град

sin 50 = l1/R =>

l1= R sin 50= 9000∙ 0,766= 6900 мм ≈ 7000 м

sin  = 6000/9000=0,667; =42о; 1= cos(1,8∙42) = 0,25; 2= 2,4 sin(1,4∙42) = 2,05;

sin  = 4000/9000=0,444; =26о; 1= cos(1,8∙26) = 0,67; 2= 2,4 sin(1,4∙26) = 1,44;

sin  = 2000/9000=0,667; =13о; 1= cos(1,8∙13) = 0,92; 2= 2,4 sin(1,4∙13) = 0,74;


1.4 Ветровая нагрузка


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



w0= 0,30 нормативное значение ветрового давления;

(г. Соликамск – II ветровой район)

k = 1,0 (z = 9 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

 5

10

Коэффициент k

0,5

0,65


сe - аэродинамический коэффициент внешнего давления, принимаем по обязательному приложению 4 СНиП Нагрузки и воздействия [1], где стрелками показано направление ветра. Знак «плюс» у коэффициентов сe соответствует направлению давления ветра на соответствующую поверхность, знак «минус» - от поверхности. Промежуточные значения нагрузок следует определять линейной интерполяцией.

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

Ветровую нагрузку находим на двух участках

1 участок - ;

2 участок -

На каждом участке находим средний коэффициент:



- протяженность участка с однозначной эпюрой на определенном участке.

- тангенс угла наклона эпюры ветрового давления на участке с однозначной эпюрой (рис. 3).

;

;

;

;

;


Рис. 3 - Схема аэродинамических коэффициентов и коэффициентов k


Расчетное значение ветровой нагрузки

;

;

;


1.5 Статический расчет


Наиболее нагруженными являются два промежуточных ребра, так как нагрузка, воспринимаемая ребром, собирается с двух полупролетов справа и слева от ребра (рис. 4).

Рис. 4 - Поперечное сечение плиты


Ширина площадки опирания на верхний пояс несущей конструкции 8 см, расчетный пролет плиты: .

Плита рассчитывается как балка на 2-х опорах.

Равномерно распределенная нагрузка на расчетное среднее ребро равна

= 6,4350,48 = 3,09 кН/м2;

Расчетный изгибаемый момент: ;

Поперечная сила: ;


1.6 Определение геометрических характеристик расчетного сечения плиты


Расчет конструкции плиты выполняем по методу приведенного поперечного сечения в соответствии с п.4 СНиП 2.03.09-85 Асбоцементные конструкции [1].

В соответствии с п. 4.3 [1] для сжатых обшивок принимаем часть обшивки, редуцируемой к ребру:

= 18 см, с двух сторон – 36 см;

= 25 см, с двух сторон – 50 см, т.е. сечение получается несимметричным (рис. 5).


Рис. 5 - Расчетное сечение плиты


Отношение модуля упругости обшивки к модулю упругости каркаса равно:

na= = =(1,4104)/(1104) = 1,4.

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



Отношение модуля упругости обшивки к модулю упругости каркаса равно:

= =(1,4104)/(1104) = 1,4.

Yо=(19,56(19,5/2+1)+1,4361(19,5+1+1/2)+1,45010,5)/[19,56+(36+50)1,4]=9,90 см.

Определяем моменты инерции каркаса и обшивок.

Собственный момент инерции каркаса

= 619,53/12 = 3707 см4.

Момент инерции каркаса относительно найденной нейтральной оси

= 3707 + 19,56 (19,5/2+1 – 9,9)2 = 3792 см4.

Моменты инерции обшивок относительно нейтральной оси:

= [3613/12 + 36(1+19,5+0,5 – 9,9)2]1,4 = 6214 см4;

= [5013/12 + 50(9,9 –0,5)2]1,4 = 6191 см4.

Суммарный момент инерции сечения:

= 3792 + 6214 + 6191 = 16197 см4.

Шурупы в плите расставлены с шагом 200 мм, т.е. =9 – число срезов шурупов на половине пролета (3500/(2200)=8,75).

Статические моменты относительно нейтральной оси будут равны:


= 36(1+19,5+0,5 – 9,9)1,4 = 559,4 см3;

= 50(9,9 – 0,5)1,4 = 658 см3.

Определяем коэффициент податливости соединений т (= 1 шурупы из стали, = 6210-5 при диаметре шурупов 0,4 см):



Определяем :

т >, т.е. для расчета прочности каркаса принимаем т ==0,194;

для расчета прочности обшивок принимаем т = 0,44.

Положение нейтральной оси определяем с учетом коэффициента податливости соединений ребер каркаса с обшивками при т = 0,44, т.е. при т для определения напряжений в обшивках.

Определяем положение нейтральной оси:

см.

Моменты инерции будут равны:

= 3707 + 19,56(19,5/2+1 – 10,2)2 = 3742 см4;

= [3613/12 + 36(1+19,5+0,5 – 10,2)2]l,4 = 5883 см4;

= [5013/12 + 50(10,2 – 0,5)2]1,4 = 6592 см4.

Для определения напряжений в ребре каркаса положение нейтральной оси определяем при = 0,194:


см.

Моменты инерции:

= 3707 + 19,56(19,5/2+1 – 10,5)2 = 3711 см4;

= [3613/12 + 36(1+19,5+0,5 – 10,5)2]l,4 = 5561 см4;

= [5013/12 + 50(10,5 – 0,5)2]1,4 = 7723 см4.



= 3711 + 0,442(5561 + 7723) = 6283 см4.


1.7 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

= 501,4(10,5– 0,5) + 69,54,75 = 970,75 см3.

Приведенный момент инерции равен:

= 3711 + 0,1942 (5561+7723) = 4211 см4;

= (5,28970,75)/(42116) = 0,145 кН/см2.


1.8 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 = 3,050,7 = 1,83 кН/см2;

= 0,850,7 = 0,6 кН/см2;

= 1,450,7 = 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

0,45 кН/см2< =1,83 кН/см2;

0,41 кН/см2< = 0,6 кН/см2;

в ребре каркаса

1,18 кН/см2 < = 1,3 кН/см2;

1,02 кН/см2= 1,0 кН/см2;

= 0,145 кН/см2< = 0,16 кН/см2.


1.9 Расчет и проверка прогиба плиты


Изгибная жесткость

= 6283104 МПасм4

Равномерно распределенная нормативная нагрузка на равна

= 4,6380,48 = 2,23 кН/м;

Максимальный прогиб плиты

(5/384)(2,2335040,5)/(6283104100) = 0,07 см.

Предельный прогиб

0,07 см < (l/250)=1,4 см.

Вывод:

Подобранное сечение удовлетворяет условиям прочности и жесткости.


2. Расчет арки


Хоккейный стадион пролетом 18 м представляет собой круговую арку. Геометрическая схема – трехшарнирная статически определимая арка.


2.1 Сбор нагрузок на несущие элементы арки


Несущий элемент арки – клееная деревянная балка прямоугольного сечения.

Шаг арок – 3,5 м.

Ширина сбора нагрузок – 3,5 м.


2.2 Постоянные нагрузки


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

=(0,623+ 3,91) / [1000/ (7∙ 18) - 1]= 0,65 кН/м2;

kсм= 7 – коэффициент собственной массы конструкции;

кН/м2 – нормативная нагрузка от массы покрытия;

кН/м2 – нормативная снеговая нагрузка;


2.3 Погонные нагрузки на полуарку


Нормативная постоянная

кН/м;

Расчетная постоянная

кН/м;

Расчетная снеговая нагрузка (рис. 6, 7, 8)


кН/м;


Рис. 6 - Эпюра продольных сил (постоянная нагрузка)


Рис. 7 - Эпюра продольных сил (2 снеговая нагрузка)


Рис. 8 - Эпюра продольных сил (ветровая нагрузка)


2.4 Расчет сочетаний нагрузок


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

Сочетание нагрузок

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

Первое сочетание усилий включает в себя усилия от постоянной и 1 снеговой нагрузок:


qI= g + S, кН/м


Второе сочетание усилий включает в себя усилия от постоянной и 1 снеговой нагрузок совместно с ветровой нагрузкой:


qII= g + 0,9∙(S + W), кН/м


Третье сочетание усилий включает в себя усилия от постоянной и 2 снеговой нагрузок совместно с ветровой нагрузкой:


qIII= g + 0,9∙(S’ + W), кН/м



Случайные файлы

Файл
66708.rtf
19598-1.rtf
1668.rtf
73981.rtf
23030-1.rtf




Чтобы не видеть здесь видео-рекламу достаточно стать зарегистрированным пользователем.
Чтобы не видеть никакую рекламу на сайте, нужно стать VIP-пользователем.
Это можно сделать совершенно бесплатно. Читайте подробности тут.