Методическое пособие по выполнению домашней контрольной работы по теме «Основы проектирования строительных конструкций»
Скачать 0.66 Mb.
|
Исходные данные: Номинальный пролет балки l=6,0 м Шаг балок а = 6,0 м Размеры сечения h=500 мм b=220 мм hf=100 мм bf=500 мм постоянная нормативная нагрузка gn=3,2 кН/м2 Коэффициент надежности по нагрузке для постоянной нагрузки γf=1,2 Коэффициент надежности по ответственности здания γn принять равным 1. Район строительства – г. Омск. Материалы: Бетон класса В25 Арматура рабочая класса А400, поперечная класса А400 Угол наклона покрытия принять до 25 градусов. 3.1 Расчетные характеристики бетона и арматуры Бетон класса В25 Табл. 5.2 [2] Rb=14,5 мПа=1,45 кН/см2, Rbt=1,05 мПа=0,105кН/см2 С учетом коэффициента условий работы γb1=0,9 Rb=1,45×0,9=1,305 кН/см2 Rb=0,105×0,9=0,0945 кН/см2 Арматура Рабочая класса А400 Табл. 5.8 [2] Rs=355 мПа=35,5 кН/см2 Поперечная класса А400 Rsw=285 мПа=28,5 кН/см2 3.2 Определяем полную расчетную нагрузку на 1м длины балки q=( gn×γf + s) ×γn ×a=(3,2×1,2+1,8) ×1 ×6=33,84 кН/м, где S- расчетное значение снеговой нагрузки, определяемое по формуле: s=sq×µ, где sq- расчетное значение веса снегового покрова на 1 кв. м горизонтальной поверхности земли, принимаемое по табл. 4* [1] в зависимости от района строительства. Снеговой район принимается по карте 1* приложения 5 к [1]. Для Омска снеговой район III. sq =1,8 кПа=1,8 (кН/м2) µ- коэффициент, который определяется по приложению 3[1] в зависимости от угла наклона и схемы покрытия. При угле наклона до 25 градусов µ принимается равным 1. 3.3 Статический расчет. Конструктивная длина балки lk=L -2×15=6000-2×15=5970 мм Расчетная длина балки lo= lk-2lоп/2=5970-2×250/2=5720 мм=5,72м. Схему опирания балки смотреть на рис.9. В соответствии с расчетной схемой балки (рис.9) определяем усилия: Изгибающий момент М = q× lo× lo /8=33,84×5,72 ×5.72/8=138,40кН м =13840 кН см Поперечная сила Qmax=q× lo /2=33,84×5,72\2=96,78кН 3.4 Расчет прочности нормальных сечений. Этим расчетом определяется количество и диаметр рабочей арматуры. Определяем рабочую высоту сечения ho ho = h-а=50-5=45 см Проверяем расчетную ширину полки bf. При hf=10 см>0,1 h=0,1×50=5 см, должно выполняться условие: bf =50 см≤ 2hf+b=12×10+22=142 см Условие выполнилось, то есть в расчет принимается меньшее значение bf=50 см Определяем положение нейтральной оси. Для этого М сравниваем с Мf=Rb×bf×hf× (ho-0,5hf). Если М≤ Мf, то нейтральная ось проходит в полке. Если М>Мf, то нейтральная ось проходит в ребре. М=13840кН cм<1,305×50×10× (45-0,5×10)=26100 кН см, значит нейтральная ось проходит в полке. В этом случае вспомогательный коэффициент Ао определяется по формуле: Ао=М/ (Rb×bf×hо×hо)=13840/(1,305×50×45×45)=0,105 По Ао в табл. Стр.214 [3] находим  =0,945. В табл.7.4, стр. 128 [4] АoR=0,39При Ао =0,105< АoR=0,39, применяется одиночное армирование и рабочая арматура ставится только в растянутую зону. При Ао >АoR, применяется двойное армирование и рабочая арматура ставится в растянутую и сжатую зоны. Площадь сечения рабочей арматуры: Аs=M/(Rs×ho× )=13840/(35,5×45×0,945)=9,17 см2По сортаменту стр. 446 [3] принимаем продольную рабочую арматуру в виде двух стержней диаметром 25 мм. Их фактическая площадь Аs=9,82см2>9,17см2 Если при определении положения нейтральной оси получается М>Мf, то это означает, что нейтральная ось проходит в ребре и в этом случае коэффициент Ао считается по формуле: Ао=[М-Rb× (bf-b) ×hf× (ho-0,5 hf)] / (Rb×b×ho×ho) По Ао в табл., стр. 214 [3] выписываем  , в табл. 7.4, стр. 128 [4]-  . Если ≤, то армирование одиночное и площадь сечения рабочей арматура считается по формуле:Аs= [Rb × b× ho× + Rb(bf-b) × hf]/ Rs см23.5 Расчет прочности наклонных сечений. Этим расчетом определяется шаг и диаметр поперечной арматуры. 3.5.1 Проверяем необходимость расчета наклонных сечений. Если Qmax ≤0,5 Rbt×b×ho,то расчет наклонного сечения на действие поперечной силы не нужен. Если Qmax >0,5 Rbt×b×ho, то расчет необходим. 96,78кН>0,5×0,0945×22×45=46,78кН, расчет необходим. Предварительно назначаем диаметр и шаг поперечной арматуры из конструктивных требований. Из условия свариваемости с рабочей арматуры диаметр поперечной арматуры dw≥0,25ds. dw =0,25× 25=6,25 мм. По сортаменту стр. 446 [3] принимаем диаметр поперечной арматуры с учетом класса А400 (АIII) 8мм. Шаг поперечной арматуры S1 на приопорных участках S1≤hо/2 S1≤450/2=225 мм S1≤300 S1≤300 мм Из двух значений принимаем меньшее и округляем в меньшую сторону S1=200мм, кратно 50 мм. Проверяем отношение S1/hо = 200\450=0.444< Rbt×b×ho\ Q=0,0945×22×45\96,57 =0,969. Принятый шаг удовлетворяет условию. 3.5.2 Расчет наклонного сечения на действие поперечной силы: Q≤Qb +Qsw. Mb =1,5×Rbt×b×ho ×ho = 1,5×0,0945×22×45 ×45 =6315кН×м. Временная нагрузка на 1 п.м qv = s×γn ×a= 1,8 ×1 ×6 =10,8кН\м. Нагрузка q1 = q-0,5 qv = 33,84-0,5×10,8=28,44кН\м=0,2844кН\см. Поперечная сила, воспринимаемая бетоном, определяется по формуле: 1,5×Rbt×b×ho ×ho Qb =--------------------------------- с Длина проекции наклонного сечения с=√ (Mb \ q1)=√(6315\0,2844)=149см Поперечная сила, воспринимаемая поперечной арматурой и приходящаяся на единицу длины: qsw =R sw× A sw /s, где s - шаг поперечных стержней, Аsw—площадь сечения поперечной арматуры определяется по сортаменту стр. 428 [3] для двух стержней диаметром 8мм. Аsw=1,01см2. S= S1=200мм=20см. qsw =28,5 × 1,01/20=1,44 кН\см. Должно выполняться условие: qsw ≥0,25Rbt×b. 0,25Rbt×b=0,25×0,0945×22=0,52 кН\см. 1,44>0,52. Условие выполняется. Если qsw <0,25Rbt×b, увеличивают диаметр или уменьшают шаг S поперечной арматуры и делают перерасчет с новыми данными. Проверяем отношение qsw \ (Rbt×b)=1,44\0,0945×22=0,69<2. Проверяем условие √ (Mb \ q1) <2 ho\[1-0,5 qsw\ (Rbt×b)]. 2 ho\[1-0,5 qsw\ (Rbt×b)]=2×45\[1-0,5×1,44\(0,0945×22)=137,6 149>137,6. Если qsw \ (Rbt×b)>2или √ (Mb \ q1) <2 ho\[1-0,5 qsw\ (Rbt×b)], то длину проекции следует проверять по формуле с=√ [Mb \ (0,75×qsw +q1)]. Условия не выполнились, принимаем c≤3 ho = 3×45=135 см. 1,5×0,0945×22×45 ×45 Qb =---------------------------- = 46,78кН. 135 При этом Qb принимается не более 2,5×Rbt×b×ho= 2,5×0,0945×22×45=233,9кН и не менее 0,5Rbt×b×ho=0,5×0,0945×22×45=46,78кН. Поперечная сила, воспринимаемая поперечной арматурой, определяется по формуле: Qsw =0,75×qsw×с0, где с0= c,если c≤2 ho; если c>2 ho, принимаем с0=2 h0. с=135см>2×45=90см, принимаем с0=90 см. . Qsw =0,75×1,44×90=97,2 кН. Qb +Qsw=46,78+97,2=143,98 кН. Q= Qmax - q1×c=96,78 кН-0,2844×135=58,39<143,98кН. Прочность наклонного сечения на действие поперечной силы обеспечена. Если прочность не обеспечивается, то необходимо увеличить диаметр и(или) уменьшить шаг S поперечной арматуры. Проверяем выполнение условия Q≤ Qb на расстоянии 1\4 длины балки, прнимая с=597\4=149 см. При этом Q= Qmax - q1×c=96,78 кН-0,2844×149=54,4кН>46,78 кН, следовательно бетон не способен воспринять всю поперечную силу, шаг поперечных стержней оставляем постоянным по всей длине балки. 3.5.3 Проверка прочности сжатого бетона по наклонной полосе между наклонными трещинами. Q≤0,3 Rb×b×ho, Q=96,78 кН<0,3×1,305×22×45=387,59 кН Прочность сжатого бетона обеспечена. 3.6 Конструирование арматурных каркасов ребра и полки балки (рис.10). Конструирование каркаса ребра КР1 выполняется, исходя из конструктивной длины балки 5,97 м. Длина каркаса, по требованиям норм, должна быть меньше длины конструкции, по крайней мере, на 20 мм (это необходимо для удобства укладки каркаса в опалубку и последующего бетонирования). Принимаем длину каркаса: Lкр1=5970-20мм=5950 мм Выпуск продольной арматуры с1 за крайний поперечный стержень принимается не менее, чем 20 мм и не менее, чем диаметр принятой продольной арматуры. В нашем случае диаметр продольной арматуры 25 мм. Назначаем выпуски по 25 мм. Шаг поперечных стержней был принят S=200мм. Определяем количество шагов: n=5900\200=28шагов по 200+2 крайних шага по 150 мм. Высоту каркаса hКР1 назначаем также как и длину, исходя из минимального слоя бетона вокруг каркаса 10 мм с каждой стороны: hКР1 = h-2×10 мм=500-20=480 мм Выпуски поперечных стержней принимаем не менее 20 мм и не менее, чем: k=dw+ds/2=8+25/2=20,5 мм, где dw-принятый диаметр поперечной арматуры, а ds - диаметр рабочего продольного стержня . k зависит от величины защитного слоя для рабочей арматуры (см. рис.). Принимаем защитный слой бетона не менее диаметра рабочей арматуры, т. е. 25мм и не менее 20 мм при нормальной влажности внутри помещения. Принимаем защитный слой бетона ab = 25 мм. Тогда k = ab -10+ ds/2= 25-10+25\2=27,5 мм. Из трех предписанных значений (20мм , 20,5 мм и 27,5мм) принимаем большее, то есть k=30 мм с округлением в большую сторону. Если рабочая арматура устанавливается в 2 ряда, то расстояние в свету между стержнями принимается не менее диаметра и не менее 25 мм (см. табл.).
Площадь сечения монтажной (верхней продольной арматуры) принимается не менее 10 % от площади сечения рабочей арматуры: Аsm ≥ 0,1 Аs= 0,1×9,17=0,92 см2. По сортаменту стр. 446 [3] принимаем продольную монтажную арматуру в виде двух стержней диаметром 10 мм. Их фактическая площадь Аsm=1,57см2>0,92см2. Рекомендуемый диаметр монтажной арматуры 10-12 мм. Защитный слой бетона для монтажной арматуры принимаем ab = 20 мм. Тогда выпуски поперечных стержней вверху каркаса k1 = ab -10+ dsm/2= 20-10+10\2=15 мм. Принимаем k1 = 20 мм. Чертеж каркаса КР1. представлен на рис.10. Рассмотрим конструирование каркаса полки КР2. Длина каркаса КР2: Lкр2=5970-20=5950 мм Продольные стержни этого каркаса принимаются без расчета диаметром 10-12 мм. Принимаем диаметр 10 мм. Выпуски продольных стержней должны быть не менее 20 мм и не менее суммы диаметра выпускаемого стержня плюс половина диаметра поперечного стержня. Значит, в нашем случае это составит: 10+8/2=14 мм. Принимаем по большему из двух значений (20, 14 мм)-25 мм Поперечные стержни принимаем диаметром 8 мм. Длину поперечного стержня (ширину каркаса КР2 в разогнутом виде) принимаем bкр2: bкр2=2(hf-20-15)+(bf-2×20)=2(100-20-15)+(500-2×20)=590 мм Расстояние от конца поперечного стержня до оси продольного стержня определяется высотой полки hf и величиной защитного слоя бетона. Это расстояние будет равно: hf -20-15+d/2=100-20-15+10/2=70 мм Здесь d=10 мм – это принятый диаметр продольного стержня каркаса КР2. Шаг поперечных стержней каркаса КР2 должен приниматься не более 500мм. Принимаем шаг 200мм. Оставшиеся от длины каркаса 300мм разбрасываем на два шага по 150 мм по краям каркаса. Шаг соединительных стержней (поз.3) принимается 500-1000 мм. Принимаем шаг 500 мм. Их диаметр и класс принимаем как у поперечных стержней каркаса КР1. 3.7 Составление спецификации арматуры (рис. 11). В графе «Наименование» записывают названия разделов в следующем порядке: Сборочные единицы Детали Материалы В раздел « Сборочные единицы» записывают арматурные каркасы, сетки, закладные детали. В раздел «Детали» записывают отдельные стержни и детали, состоящие из одного элемента. В разделе «Материалы» указывают класс бетона. Расход бетона принимается равным объему балки. Расход бетона=0,5×0,1+0,22×(0,5-0,1) ×5,97=0,82 м3. В графе «Позиция» указывается номер, присваиваемый данному арматурному изделию или детали, одинаковые изделия и детали имеют одинаковые порядковые номера. В графе «Масса ед., кг» записывается масса одного изделия (каркаса, сетки, стержня), в зависимости от заполняемой строки. Масса одного стержня определяется следующим образом: 1) по сортаменту выписывается масса одного погонного метра стержня в соответствии с его диаметром. 2) масса 1м умножается на длину данного стержня. Масса сетки определяется с учетом общего количества стержней данного вида, составляющих сетку и так далее. 3.8 Составление ведомости расхода стали. (Рис.12) Ведомость расходов состоит из трех разделов: «Напрягаемая арматура» «Изделия арматурные» «Изделия закладные» Так как в контрольной работе рассчитываются элементы, не содержащие предварительно напрягаемой арматуры, то первую графу можно исключить. В ведомость должны быть внесены все классы арматуры, применяемой в конструкции. В каждом классе перечисляются все диаметры арматуры данного класса. В колонке каждого диаметра записывается суммарный вес всех стержней этого класса и диаметра (на всю балку). Ведомость составляется на основании ранее заполненной спецификации арматурных изделий.   29*200=5800 150 150 28×200=5600 Спецификация
Рис.11 Ведомость расхода стали, кг.
Рис.12 ЗАДАНИЯ НА КОНТРОЛЬНУЮ РАБОТУ Номера вопросов к контрольной работе Таблица 1
Вопросы 1. Основные требования к строительным конструкциям и область применения их при строительстве объектов. 2. Предельные состояния строительных конструкций, физический смысл предельных состояний. 3. Нагрузки и воздействия. Классификация, сочетание нагрузок. 4. Нормативные и расчетные нагрузки. Коэффициенты надежности по нагрузке. Коэффициенты надежности по ответственности конструкций, коэффициенты условий работы. 5. Расчет по первой и второй группам предельных состояний. Структура расчетных формул. 6. Классификация конструкций, работающих на сжатие. Общие положения расчета. 7. Работа древесины под нагрузкой, расчетные характеристики древесины. 8. Расчет и правила конструирования деревянных стоек. 9. Виды и характеристики соединений деревянных конструкций. 10. Соединения на врубках. Принципы конструктивных решений. 11. Нагельные и гвоздевые соединения. Работа нагеля в элементе. Порядок расстановки нагеля. 12. Расчет и правила конструирования деревянных балок. 13. Стропильные фермы. Назначения геометрических размеров. Общий порядок расчета. 14. Деревянные и металлодеревянные фермы. 15. Расчет и правила конструирования каменных неармированных центрально сжатых столбов. 16. Прочность и деформации каменной кладки при сжатии. Упругая характеристика некоторых видов кладки. Расчетные сопротивления каменной кладки. 17. Расчет и правила конструирования каменных армированных столбов. 18. Усиление кладки обоймами. 19. Понятие о расчете кладки на внецентренное сжатие. 20. Основы расчета стен и столбов зданий с жесткой конструктивной схемой. 21. Стальные фермы. Правила конструирования. Подбор сечений элементов ферм. 22. Железобетонные фермы. Область применения. Конструктивные особенности. 23. Основы расчета стен и столбов зданий с жесткой конструктивной схемой. 24. Общие сведения об основаниях и фундаментах. Основные понятия и определения. 25. Строительная классификация грунтов. 26. Состав и основные физические и механические характеристики грунтов. 27. Распределение напряжений в массиве основания. 28. Величина деформации (осадки) грунта. 29. Несущая способность грунтов. Стадии деформаций и расчетное сопротивление грунта. 30. Фундаменты неглубокого заложения. Классификация. Основные конструкции. 31. Определение глубины заложения подошвы фундамента. 32. Свайные фундаменты. Классификация свай. Работа свай. 33. Область распространения, классификация, расчет и правила конструирования металлических балок. 34. Область распространения, классификация, расчет и правила конструирования металлических колонн. 35. Работа стали под нагрузкой. Расчетные сопротивления стали. Модуль упругости. Сортамент. 36. Соединения железобетонных конструкций. 37. Классификация конструкций, работающих на изгиб. Общие положения расчета. 38. Сварные соединения. Виды сварных швов. Расчет стыковых и угловых швов. Правила конструирование сварных соединений. 39. Болтовые соединения. Принцип расчета. Конструирование соединений на болтах. 40. Понятие о балочных клетках. Типы балок. Сопряжение и опирание стальных балок. 41. Арки. Классификация, область распространения. Особенности работы, типы сечений. 42. Рамы. Классификация, область распространения. Особенности работы. Задача 1 По данным таблицы 2 рассчитать и законструировать сборную железобетонную колонну. Выполнить рабочие чертежи, спецификацию. Примечания. 1. Поперечную арматуру принять из условия свариваемости с полученной в расчёте рабочей арматурой. 2. Отметку верхнего обреза фундамента принять -0.150 Таблица 2
Задача 2 По данным таблицы3 рассчитать и законструировать железобетонный фундамент стаканного типа. Выполнить рабочие чертежи, спецификацию. Примечания. 1. Средний удельный вес бетона и грунта на уступах фундамента принять γm= 20 кН\м3 2. Отметку верхнего обреза фундамента принять -0.150 Таблица 3
Задача 3 По данным таблицы 4 рассчитать и законструировать однопролётную свободноопёртую балку покрытия таврового сечения. Выполнить рабочие чертежи балки для варианта армирования сварными каркасами. Составить спецификацию, ведомость расхода стали. Примечания. 1.Собственный вес балки считать уже включённой в величину постоянной нагрузки , указанной в исходных данных. 2. Коэффициент надёжности по нагрузке для постоянной нагрузки принять γf =1.1 3. Шаг балок принять 6 м. Таблица 4
ЗАКЛЮЧЕНИЕ Благодаря достаточно подробным методическим указаниям и примерам данное методическое пособие позволяет студентам- заочникам выполнить домашнюю контрольную работу самостоятельно. Выполнение домашней контрольной работы способствует формированию знаний по отдельным вопросам проектирования строительных конструкций, а также формирует навыки расчета несложных конструкций из железобетона. Программа дисциплины дает представление о ее содержании. Предлагаемый библиографический список поможет успешно справиться с контрольной работой и освоить программу дисциплины. БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 1.СНиП 2.01.07-85*. Нагрузки и воздействия. 2.СП 52-101-2003. Бетонные и железобетонные конструкции без предварительного напряжения арматуры. 3. Сетков В.И., Сербин Е.П. Строительные конструкции. Расчет и проектирование: Учебник. – М.: ИНФРА-М, 2012. 4. Сербин Е.П., Сетков В.И. Строительные конструкции: Учебное пособие. – М.: РИОР, 2006. 5. www.dwg.ru Приложение 1 ПРОГРАММА ПМ01 ПО ТЕМЕ «ОСНОВЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ» | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Похожие:
 | По данной дисциплине предусматривается выполнение одной домашней контрольной работы. На установочных занятиях студентов знакомят... |  | «Трудовое право». Слушатель-заочник не вызывается на экзаменационную сессию, если он не представил эту работу на рецензирование в... |
| Иностранный язык (английский язык): Методические рекомендации по выполнению домашней контрольной работы / С. Г. Кадочникова. – Златоуст:... | | Филиал федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Сибирский государственный... |
| Методическое пособие предназначено для студентов специальности 071600 «Высоковольтные электроэнергетика и электротехника», изучающих... | | Учебно – методическое пособие по выполнению обязательной контрольной работы для студентов заочного отделения |
| Мдк 02. 01. Основы технического обслуживания устройств систем сигнализации, централизации и блокировки (сцб) и железнодорожной автоматики... | | Методические указания и задания по выполнению домашней контрольной работы для студентов-заочников |
| Тематический план и содержание мдк 01. 01. Практические основы бухгалтерского учета | | Институциональная экономика [Текст]: методическое пособие по выполнению контрольной работы для студентов заочной формы обучения /сост.... |