Файл: Учебнометодическое пособие для выполнения практических заданий по дисциплине Строительные конструкций 1,2,3.docx

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 16.03.2024

Просмотров: 129

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

Бpжанoв P.Т.

СТРОИТЕЛЬНЫЕ КОНСТРУКЦИИ

Сборник задач

Актау 2021 г.

УДК 624(075.8)

ББК 38.7я73

Б 87

Рецензенты: Кудерин М.К. – профессор, д.т.н., декан факультета «Строительство», ПГУ им. С.Торайгырова.

Сугиров Д.У. – профессор кафедры «Строительный инжиниринг» профессор,д.т.н., КГУТИ имени Ш.Есенова.

Дюсебаев О.К. – профессор кафедры «Горное дело, строительство и безопасности жизнедеятельности», д.т.н., КГУ имени Ш.Валиханова.
Б 87.Бржанов Р.Т. СТРОИТЕЛЬНЫЕ КОНСТРУКЦИИ. Сборник задач: Учебно-методическое пособие для выполнения практических заданий по дисциплине «Строительные конструкций= 1,2,3», предназначено для студентов специальности 5В072900 «Строительство» (бакалавариат)-Актау, издательство КГУТиИ им.Ш.Есенова, 2021. -120 с.
Учебно-методическое пособие для выполнения практических заданий по дисциплине «Строительные конструкций- 1,2,3», предназначено для расширенного изучения проектирования и расчета строительных конструкции зданий .

Сборник может быть использован при проведении практиче­ских занятий по дисциплинам «Архитектурные конструкции», «Строительные конструкций 1», «Строительные конструкций 2», «Строительные конструкций 3» и при самостоятельной работе.

Для инженеров-строителей и проектировщиков, комитетов по техническому нор­мированию, заказчиков, студентов инженерно-строительных специальностей, госу­дарственных органов, производителей строительных изделий и конструкции.

Рекомендовано к изданию решением учебно-методического совета Каспийского государственного университета технологий и инжиниринга им. Ш.Есенова.

ISBN 978-601-308-366-7 УДК 624(075.8)

ББК 38.7я73

© Бржанов Р.Т.,2021




Содержание



Введение
5

1.ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ПРИВЕДЕННОГО СЕЧЕНИЯ
6

    1. Общие сведения

    2. Пример расчета

    3. Задание и исходные данные к задачам для самостоятельного решения
6


8

2. СБОР НАГРУЗОК
9

  1. Общие сведения
9

2.2. Примеры расчета
11

2.3.Задание и исходные данные к задачам для самостоятельного решения
13

  1. ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫЕ КОНСТРУКЦИИ
17

  1. Расчет железобетонных элементов по прочности
17

3.2. Расчет продольных ребер по несущей способности
52

3.3. Расчет прочности изгибаемых элементов
прямоугольного сечения
54

3.4. Расчет плиты по ІI-й группе предельных состояний
61

3.5. Армирование плиты
65

4. Расчет балки таврового или двутаврового сечения на равномерно распределенную нагрузку
65

4.1. Проверка прочности по наклонной полосе между наклонными трещинами
69

4.2. Проверка прочности по наклонной трещине

69

4.3. Расчет на действие изгибающего момента по наклонному сечению
70

4.4.Минимальный процент армирования

71

4.5. Подбор арматуры для изгибаемого элемента таврового или двутаврового сечения
71

4.6. Подбор продольной арматуры изгибаемого элемента таврового или двутаврового сечения
73

4.7. Расчет по раскрытию трещин, нормальных к продольной оси изгибаемых элементов таврового сечения
75

4.8. Прогиб изгибаемого элемента таврового сечения с шарнирными опорами
86

5.Примеры расчета сборных железобетонных конструкции здания.
91

5.1.Конструирование панели.
91

5.2..Расчет и конструирование ригеля
99

5.3.Расчёт и конструирование колонны
105


ПРИЛОЖЕНИЯ

110

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ Список литературы
119


Введение

Строительные конструкции являются основой любого здания и сооружения. Они должны удовлетворять различным требовани­ям: эксплуатационным, техническим, экономическим, производст­венным, эстетическим, экологическим и др. В успешном освоении принципов расчета и конструирования строительных конструкций важную роль играют теоретические знания и практические навыки решения задач.

Цель данного пособия - оказать помощь студентам при само­стоятельном решении задач. Именно при самостоятельной работе формируются навыки исследования и творчества, необходимые в дальнейшей деятельности.

В настоящем сборнике задач изложены основные положения по сбору нагрузок, определению геометрических характеристик приведенного сечения элементов, прочностных характеристик раз­личных типов конструкций. В каждом раз­деле даны примеры расчета, которые облегчат работу студентам при самостоятельном выполнении заданий.

В приложениях в большом объеме приведены справочные ма­териалы из соответствующих СНиП, СП, ГОСТ, что позволит сту­дентам без привлечения другой литературы решать сложные зада­чи проектирования строительных конструкций.

1.ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ПРИВЕДЕННОГО СЕЧЕНИЯ

1.1.Общие сведения

К основным геометрическим характеристикам приведенного сечения железобетонных элементов относят: площадь приведенно­го сечения, статический момент площади приведенного сечения, расстояние до центра тяжести приведенного сечения, момент инер­ции приведенного сечения.

  1. Площадь приведенного сечения

A red A A sp *s , (1.1)

где А - площадь сечения (см. рис. 1.1) в зависимости от типа сече­ния; для прямоугольного сечения - А = b * h ; для таврового - А = b * h + (b'f – b) * h'f;

ASp - площадь напрягаемой арматуры;

s - коэффициент приведения, определяемый по формуле

s = Es / Eb (1.2)

где Es , Eb - модуль упругости соответственно арматуры и бетона.



а) б)

Рис. 1.1. Тип приведенного сечения: а - прямоугольное; б – тавровое


  1. Статический момент площади приведенного сечения отно­сительно нижней грани элемента


(1.3)

S red SA sp * ,

1.1.Общие сведения 3

1.2.Пример расчета 3

1.3.Задание и исходные данные к задачам для самостоятельного решения 3

2.1. Общие сведения 3

2.2. Примеры расчета 3

3.1.Расчет железобетонных элементов по прочности 3

4.2. Проверка прочности по наклонной трещине 3

4.3. Расчет на действие изгибающего момента по наклонному сечению 3

4.5. Подбор арматуры для изгибаемого элемента таврового или двутаврового сечения 3

4.8. Прогиб изгибаемого элемента таврового сечения с шарнирными опорами 3

1.1.Общие сведения 5

1.2.Пример расчета 13

1.3.Задание и исходные данные к задачам ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОГО РЕШЕНИЯ 8

2.1.Общие сведения 9

2.1.Пр имер ы р асчета 11

3.1.Р асчет железобетон н ых элемен тов по пр очн ости 17

Р асчет вн ецен тр ен н о сжатых элемен тов 21

Р асчет цен тр альн о р астян утых элемен тов 26

Р асчет вн ецен тр ен н о р астян утых элемен тов 26

Р асчет по пр очн ости н ор мальн ых сечен ий н а осн ове н елин ейн ой дефор мацион н ой модели 29

Р асчет вн ецен тр ен н о сжатых элемен тов 40

Р асчет цен тр альн о р астян утых элемен тов 48

Р асчет вн ецен тр ен н о р астян утых элемен тов 48

Р асчет по пр очн ости н ор мальн ых сечен ий н а осн ове н елин ейн ой дефор мацион н ой модели 45

Исходные данные: 66

Р азмер ы элемен та: 66

Коэффициен ты условия р аботы: 66

Усилия: 66

Р азмер ы сечен ия: 67

Толщин а защитн ого слоя: 67

- Р асстоян ие от р авн одействующей усилий в ар матур е S' до гр ан и сечен ия 67

67

Попер ечн ая ар матур а: 67

- Шаг хомутов н а участке с большей ин тен сивн остью 67

- Шаг хомутов н а участке с мен ьшей ин тен сивн остью 67

Н агр узка: 68

Пр очн ость ар матур ы хомутов: 69

Хар актер истики пр одольн ой ар матур ы: 69

Хар актер истики бетон а: 69

Площадь ар матур ы хомутов: 69

Площадь н аиболее р астян утой пр одольн ой ар матур ы: 70

- Площадь н аиболее р астян утой пр одольн ой ар матур ы 70

Площадь сжатой или н аимен ее р астян утой пр одольн ой ар матур ы: 70

- Площадь сжатой или н аимен ее р астян утой пр одольн ой ар матур ы 70

Результаты расчета: 70

Р асчет сечен ий, имеющих полку в сжатой зон е 70

Тип сечен ия - тавр овое или двутавр овое. 70

Опр еделен ие отн осительн ой высоты сжатой зон ы бетон а 70

Бетон  - тяжелый. 70

4.1. Пр овер ка пр очн ости по н аклон н ой полосе между н аклон н ыми тр ещин ами 71

Тип сечен ия - тавр овое или двутавр овое. 71

Бетон  - тяжелый. 72

Qmax=0,192 МН  r 0,3 fw1 fb1 gb2 Rb b h0 =0,3 · 1,3 · 0,83 · 1 · 17 · 0,1 · 0,75=0,41272 МН  (46,52093% от пр едельн ого зн ачен ия) - условие выполн ен о (фор мула (72); п. 3.30 СН иП 2.03.01-84). 72

4.2. Пр овер ка пр очн ости по н аклон н ой тр ещин е 72

Бетон  - тяжелый. 72

Бетон  - тяжелый. Коэффициен т: fb3=0,6 72

Тип сечен ия - тавр овое или двутавр овое. 72

Бетон  - тяжелый. 72

Ин тен сивн ость хомутов в пр еделах н аклон н ого сечен ия- постоян н ая. 72

Н агр узка в пр еделах н аклон н ого сечен ия - р авн омер н о-р аспр еделен н ая q. 73

Тип сечен ия - тавр овое или двутавр овое. 73

Тип сечен ия - тавр овое или двутавр овое. 73

Ар матур а р асположен а по кон тур у сечен ия - н е р авн омер н о. 73

Элемен т - изгибаемый. 73

4.5. Подбор  ар матур ы для изгибаемого элемен та тавр ового или двутавр ового сечен ия 74

4.5.1.Исходные данные: 74

Р азмер ы элемен та: 74

Коэффициен ты условия р аботы: бетон а gb2 = 1 ; 74

Усилия: 74

Р азмер ы сечен ия: 74

Толщин а защитн ого слоя: 74

- Р асстоян ие от р авн одействующей усилий в ар матур е S' до гр ан и сечен ия 74

Р азмер ы тавр ового или двутавр ового сечен ия: 74

Хар актер истики пр одольн ой ар матур ы: 75

Хар актер истики бетон а: 75

Площадь сжатой или н аимен ее р астян утой пр одольн ой ар матур ы: 76

- Площадь сжатой или н аимен ее р астян утой пр одольн ой ар матур ы 76

Результаты расчета: 76

1) Подбор  ар матур ы для тавр ового сечен ия 76

Сечен ие - тавр овое или двутавр овое с кон сольн ыми свесами полок. 76

Т.к. M=0,423 МН  м r gb2 Rb b'f h'f (h0 -0,5 h'f)+Rsc A's (h0 -a')= 76

4.6. Подбор  пр одольн ой ар матур ы изгибаемого элемен та тавр ового или двутавр ового сечен ия 76

Опр еделен ие отн осительн ой высоты сжатой зон ы бетон а 76

Бетон  - тяжелый. 76

Сжатая ар матур а по р асчету н е тр ебуется. A's =0 м2 . 77

As = M/(Rs z h0 ) = 0,423/(365 · 0,94134 · 0,75) = 0,00164 м2 (фор мула (23); п. 3.18 Пособие к СН иП 2.03.01-84). 77

As = As 104=0,00164 · 104 = 16,4 см2 . 77

Опр еделяем тр ебуемую ар матур у As пр и задан н ой сжатой ар матур е. 77

Условие мин имума сжатой и р астян утой ар матур ы 77

Опр еделен ие отн осительн ой высоты сжатой зон ы бетон а 77

Бетон  - тяжелый. 77

As = x b'f h0 gb2 Rb/Rs+A's = 0,07946 · 0,4 · 0,75 · 1 · 17/365+0,00051 = 0,00162 м2 (фор мула (26); п. 3.19 Пособие к СН иП 2.03.01-84). 78

As = As 104=0,00162 · 104 = 16,2 см2 . 78

Пр овер ка тр ебован ия мин имальн ого пр оцен та ар мир ован ия (п. 5.16 СН иП 2.03.01-84). 78

Ар матур а р асположен а по кон тур у сечен ия - н е р авн омер н о. 78

4.7.1.Исходные данные: 78

Р азмер ы элемен та: 78

Коэффициен ты условия р аботы: gb2 = 1 ; 79

Р азмер ы сечен ия: 79

- Высота Толщин а защитн ого слоя: 79

- Р асстоян ие от р авн одействующей усилий в ар матур е S' до гр ан и сечен ия 79

Р азмер ы тавр ового или двутавр ового сечен ия: 79

Хар актер истики пр одольн ой ар матур ы: 79

Хар актер истики бетон а: 79

Площадь н аиболее р астян утой пр одольн ой ар матур ы: 80

- Площадь н аиболее р астян утой пр одольн ой ар матур ы 80

Площадь сжатой или н аимен ее р астян утой пр одольн ой ар матур ы: 80

- Площадь сжатой или н аимен ее р астян утой пр одольн ой ар матур ы 80

Диаметр  ар матур ы: 80

Усилия от н ор мативн ой н агр узки: 80

Хар актер истики р астян утой ар матур ы, р асположен н ой в н есколько р ядов: 80

Результаты расчета 81

Р асчет по обр азован ию н ор мальн ых тр ещин  81

Сечен ие - тавр овое или двутавр овое. 81

Сечен ие - двутавр овое. 81

Сечен ие - тавр овое или двутавр овое с кон сольн ыми свесами полок. 81

2) Опр еделен ие хар актер истик пр иведен н ого сечен ия 81

Сечен ие - двутавр овое. 81

Ared = (a-1) (As+A's)+b (h-hf-h'f)+bf hf+b'f h'f = (6,15385-1) · (0,00204+0,00051)+0,1 · (0,8-0,25-0,15)+0,28 · 0,25+0,4 · 0,15 = 0,18314 м2 . 81

Sred = (a-1) (As a+A's h'0)+b (h-hf-h'f) (hf+(h-hf-h'f)/2)+bf hf2/2+b'f h'f (h-h'f/2) = 81

SI0 = b (h-hf-h'f)3/12+bf hf3/12+b'f h'f3/12 = 82

Опр еделен ие момен та сопр отивлен ия Wpl 82

Сечен ие - двутавр овое. 82

Wpl = (0,292+0,75 (g1+2 m1 a)+0,075 (g'1+2 m'1 a)) b h2 = 82

Бетон  - тяжелый, пр и естествен н ом твер ден ии. 83

Mshr = Nshr (eop+r) = 0,102 · (0,20724+0,19723) = 0,04126 МН  м (фор мула (235); п. 4.2 Пособие к СН иП 2.03.01-84). 83

Mcrc = Rbt, ser Wpl-Mshr = 1,8 · 0,06653-0,04126 = 0,07849 МН  м (фор мула (234); п. 4.2 Пособие к СН иП 2.03.01-84). 83

Р асчет по р аскр ытию тр ещин , н ор мальн ых к пр одольн ой оси 84

Опр еделен ие отн осительн ой высоты сжатой зон ы бетон а 84

Класс ар матур ы - A-III.Коэффициен т:h=1. 84

Сечен ие - двутавр овое.Т.к. h'f=0,15 м t a=0,05 м: 84

Бетон  - тяжелый, естествен н ой влажн ости. 84

Опр еделен ие пр едельн о допустимой величин ы р аскр ытия тр ещин  85

Условия эксплуатации кон стр укции - в закр ытом помещен ии. 85

Пр овер ка пр одолжительн ого р аскр ытия тр ещин  85

Ар матур а S' - имеется 85

Сечен ие - тавр овое или двутавр овое с кон сольн ыми свесами полок. 85

Ар матур а S' - имеется. 86

Ар матур а S' - имеется. 86

В фор мулах (276) и (279) h'f замен яется н а 2 a'. 86

Ар матур а S' - имеется.Т.к. x=0,37242t a'/h0 =0,05/0,75=0,06667 : 87

Опр еделие н апр яжен ий в р астян утой ар матур е для изгибамого элемен та 87

Элемен т - изгибаемый. 87

Ар матур а р асположен а - в н есколько р ядов. 87

Ар матур а р асположен а - в н есколько р ядов. 88

Р абота р астян утого бетон а н ад тр ещин ами - учитывается. 88

Ар матур а р асположен а - в н есколько р ядов. 88

Р абота р астян утого бетон а н ад тр ещин ами - учитывается. 88

Опр еделен ие высоты сжатой зон ы с учетом р аскр ытия тр ещин  для изгибаемого элемен та 88

Ар матур а S' - имеется. 88

Сечен ие - тавр овое или двутавр овое с кон сольн ыми свесами полок. 89

Ар матур а S' - имеется.Т.к. x=0,19392t a'/h0 =0,05/0,75=0,06667 : 89

В фор мулах (276) и (279) h'f замен яется н а 2 a'. 89

Ар матур а S' - имеется.Т.к. x=0,37242t a'/h0 =0,05/0,75=0,06667 : 90

Опр еделие н апр яжен ий в р астян утой ар матур е для изгибамого элемен та 90

Элемен т - изгибаемый. 90

Ар матур а р асположен а - в н есколько р ядов. 90

Ар матур а р асположен а - в н есколько р ядов. 90

Р абота р астян утого бетон а н ад тр ещин ами - учитывается. 90

4.8. Пр огиб изгибаемого элемен та тавр ового сечен ия с шар н ир н ыми опор ами 91

4.8.1.Исходные данные: 91

Р азмер ы элемен та: 91

Р азмер ы сечен ия: 91

Толщин а защитн ого слоя: 91

- Р асстоян ие от р авн одействующей усилий в ар матур е S' до гр ан и сечен ия 91

Хар актер истики пр одольн ой ар матур ы: 91

Хар актер истики бетон а: 92

Площадь н аиболее р астян утой пр одольн ой ар матур ы: 92

- Площадь н аиболее р астян утой пр одольн ой ар матур ы 92

Площадь сжатой или н аимен ее р астян утой пр одольн ой ар матур ы: 92

- Площадь сжатой или н аимен ее р астян утой пр одольн ой ар матур ы 92

Усилия от н ор мативн ой н агр узки: 92

Пр едельн ый пр огиб: 92

Усилия пр и опр еделен ии пр огибов элемен тов с защемлен ием н а опор ах: 92

Результаты расчета: 92

1) Опр еделен ие пр огибов 93

Р асчетн ая схема - свободн о опер тая балка. 93

Н агр узка - р авн омер н о-р аспр еделен н ая.Коэффициен т:rm=0,10417. 93

Сечен ие - тавр овое или двутавр овое. 93

Действие н агр узки - пр одолжительн ое. 93

Действие н агр узки - пр одолжительн ое. 93

Влажн ость воздуха - н ор мальн ая (40-75%). 93

2) Опр еделен ие кр ивизн ы изгибаемых элемен тов с тр ещин ами в р астян утой зон е 93

Действие н агр узки - пр одолжительн ое. 93

3) Опр еделен ие высоты сжатой зон ы с учетом р аскр ытия тр ещин  для изгибаемого элемен та 93

Сечен ие - тавр овое с полкой в сжатой зон е. 93

Ар матур а S' - имеется. 93

Сечен ие - тавр овое или двутавр овое с кон сольн ыми свесами полок. 93

Ар матур а S' - имеется. 94

Ар матур а S' - имеется. 94

В фор мулах (276) и (279) h'fзамен яется н а 2 a'. 94

Ар матур а S' - имеется. 95

В соответствии с п. 4.2 для изгибаемых элемен тов: 95

Действие н агр узки - пр одолжительн ое. 95

Сечен ие - двутавр овое. 95

Wpl = (0,292+0,75 (g1+2 m1 a)+0,075 (g'1+2 m'1 a)) b h2 = 95

Действие н агр узки - пр одолжительн ое. 96

Сечен ие - тавр овое или двутавр овое. 96

Кон стр укция - н е является сплошн ой плитой, ар мир ован н ой тон кими сетками. 96

где I - момент инерции приведенного сечения, мм4; для прямо­ угольного сечения - I = b * h3/12 ;

для таврового- I= b * h3/12 +(b'f – b) * h1f3/12 + (b'f – b) * h1f*(h-y0- b'f/2)2

y0 - расстояние от центра тяжести приведенного сечения до цен­тра тяжести арматуры, которое определяется по формуле ysp= y0 - a

Некоторые формулы по определению геометрических харак­теристик сечений элементов приведены в прил. 1.

    1. Пример расчета

Задача

Дано: изгибаемый элемент таврового профиля (рис. 1.1) с размерами сечения b = 200мм, h = 550мм,

b1f = 430мм, h1f = 90мм, a = 40мм, a1 = 30мм. Арматура в растянутой зоне 3 Ø 10 А800, арматура в сжатой зоне 2 Ø 10 А400. Бетон тяжелый класса В30, условия твердения - тепловая обработка.

Определить: геометрические характеристики приведенного сечения.

Решение.

1. Определяем характеристики материалов по прил. 1 [1] для тяжелого бетона, подвергнутого тепловой обработке при атмо­сферном давлении Eb = 29 -103МПа. По таблицам прил. 2 [1] для арматуры класса А800 принимаем Es = 19 -104МПа, для арматуры А400 - Es = 20 -104МПа.


Рис. 1.2. Схема приведенного сечения к расчету геометрических характеристик
По сортаменту прил. 2 [1] расчетная площадь арматуры в рас­тянутой зоне As = 236мм2, в сжатой зоне А's = 157мм2.

2. Определяем коэффициент приведения:
s = Es / Eb = 19 -104Мпа/29 -103Мпа = 6,552
1s = Es / Eb = 20 -104Мпа/29 -103Мпа = 6,897

  1. Определяем площадь приведенного сечения:

Ared = b * h + (b1f - b)h1f + as * As + a's * A's;

Ared = 200 х 550 + (430 - 200) х 90 + 6,552 х 236 + 6,897 х 157 = 1,33х 105 мм2.

4. Статический момент приведенного сечения

S = b h2/2 +(b'f – b) * ( h- h'f /2)=

=200*550+(430-200*90+6,552*236+6,897*157=1,33*105мм2

5.Определяем расстояние от центра тяжести до нижней грани элемента:

Уо =Sred /Ared = 41329*103/133,329*103* = 310 мм.

6.Момент инерции относительно центра тяжести эле­мента будет равен:

I= b * h3/12 +(b'f – b) * h1f3/12 + (b'f – b) * h1f*(h-y0- b'f/2)2=200*5503/12 +200*550*(550/2-310)2+(430-200)*903+(430-200)*90*(550-310-30)2= 4308,50*106 мм4.

7.Расстояния до верхней и нижней границ ядра сечения от тяжести приведенного сечения составят:

r= Ired/Ared*y0=4308,50*106/133,329*103

Смотрите также файлы