Строительные конструкции - учебное пособие

Практическое занятие №1

Определение нормативных и расчетных значений нагрузок

Цель работы: Научится собирать нагрузку на строительные конструкции.

Исходные данные:

Схема перекрытия – 1

Схема покрытия – 2

Район строительства – Екатеринбург

Помещение – квартира

Количество этажей – 4

Пролет L, м. – 3,6

Шаг колонн В, м. – 3,6

Вес балки, кН – 4,30

Вес колонны, кН – 18,0

Ход работы:

Собрать нагрузку на 1 кв.м.

Сбор нагрузки на 1 кв.м. перекрытия

Сбор нагрузки на 1 кв.м покрытия.

2. Собрать нагрузку на 1 м.п. балки перекрытия (железобетонной, металлической, деревянной)

Нагрузка на 1 м.п. железобетонной балки

Нормативная:

Б₁ q^н = 5,30 · 1,8 + 4,30/3,6 = 9,84+1,19 = 11,03 кН

Расчетная:

q = (6,25 · 1,8)+(4,30/3,6 · 1,1) = 11,25+1,24 = 12,49 кН

Металлическая балка

Нормативная:

q^н = 5,30 · 1,8+0,25 = 9,79 кН

Расчетная:

q = (6,25 · 1,8) + (0,25 · 1,05) = 11,25+0,26 = 11,51 кН

Деревянная балка

Нормативная:

q^н = 5,30 · 1,8+0,5 = 9,54+0,5 = 10,04 кН

Расчетная:

q = (6,25 · 1,8)+(0,5 · 1,1) = 11,25+0,55 = 11,8 кН

3.Собрать нагрузку на колонну 1 этажа (железобетонную, металлическую, деревянную, каменную)

3.1 Продольная сила, действующая от нагрузки на железобетонную колонну

Расчетная

N = (6,25 · 12,96) · (4-1)+6,59 · 12,96+4,30 · 4 · 1,1+18 · 4 · 1,1 = 426,02 кН

3.2 Продольная сила, действующая от нагрузки на металлическую колонну

Расчетная:

N = (6,25 · 12,96) · (4-1)+6,59 · 12,96+0,25 · 3,6 · 4 · 1,05+3 · 4 · 1,05 = 344,78 кН

3.3 Продольная сила, действующая от нагрузки на деревянную стойку

Расчетная:

N = (6,25 · 12,96) · (4-3)+6,59 · 12,96+0,54 · 3,6 · 4 · 1,1+2 · 4 · 1,1 = 345,12 кН

3.4 Продольная сила, действующая от нагрузки на каменную колонну

Расчетная:

N = (6,25 · 12,96) · (4-1)+6,59 · 12,96+4,30 · 4 · 1,1+14 · 4 · 1,1 = 408,3 кН

Практическое занятие №5

Расчет кирпичного центрально – сжатого столба

Цель работы: Изучить основы расчета кирпичных столбов. Научится подбирать размеры сечения столба и если необходимо армирование.

Произвести подбор размеров кирпичного столба. Нагрузку принять по результатам практической работы №1. Материалы принять самостоятельно, согласно регламентациям, приведёнными выше, Расчетную длину l принять по таблице согласно варианту.

Исходные данные: L=470 см.

Кладка выполнена из кирпича глиняного, пластического прессования; марка кирпича М100; марка раствора М50.

N=408,3 кН

Решение:

l₀ = l · µ = 470 · 1 = 470 см

Находим расчетное сопротивление сжатию кладки:

R=1,5МПа = 0,15 кН/см²

Определяем упругую характеристику:

Задаемся коэффициентами:

Определяем требуемую площадь сечения столба:

Принимаем столб сечением 64 см

Находим площадь столба:

Определяем коэффициенты:

h ≥38 см

, т.к. А> 3000

Определяем гибкость:

Определяем коэффициент продольного изгиба

Рассчитываем принятый кирпичный столб на устойчивость:

Устойчивость обеспечена

Практическая работа № 2

Расчет стальной центрально – сжатой колонны

Цель работы: Изучить основы расчета колонн. Научиться выполнять проверку устойчивости и подбирать сечение стальной колонны из прокатного двутавра.

Исходные данные: N=2500кН

Сталь С245

Н=580см

Решение:

Находим расчетную длину колонн:

Определяем расчет сопротивления стали:

Задаемся гибкостью

Определяем методом интрополяции:

=0,552

Определяем А:

Находим

Подбираем двутавр по сортаменту:

A=95,67 см² ; i_min =5,84см; № 35Ш1

Определяем гибкость, проверяем подобранное сечение:

89,04<120

Вывод: гибкость обеспеченна

Задаем расчетное сопротивление R_y =200 мПа

Определяем методом интрополяции:

Задаем расчетное сопротивление R_y =240 мПа

Рассчитываем колонны на устойчивость:

<

Вывод: устойчивость обеспечена.

Практическое занятие № 4

Расчет железобетонной колонны со случайным эксцентриситетом

Цель работы: Научиться рассчитывать и выполнять чертежи сжатой ж/б конструкции.

Исходные данные:

L₀ =3,6 м.

Сечение 300 300

Пролет L=3,6 м.

Бетон В25

N=344,78 кН.

Решение:

Собираем расчетную нагрузку:

Находим отношение:

Определяем значение коэффициентов методом интрополяции:

Задаемся коэффициентом армирования:

Вычисляем коэффициент

Предварительно задаемся:

Вычисляем коэффициент продольного изгиба:

0,745+2(0,821-0,745)0,279=0,7875<0,884

Определяем требуемую площадь арматуры:

=

=

Проверяем процент армирования:

,

что больше минимального значения =0,4% и меньше максимального =3,0%

Принятая арматура обеспечивает необходимый процент армирования.

Назначаем диаметры и шаг постановки поперечных стержней: принимаем поперечную арматуру 4 Вр – I; шаг поперечных стержней округляем и принимаем шаг s=300мм.

Вывод: поперечную арматуру следует принять 4, продольную 16.

Практическое занятие № 8

Расчет железобетонного прогона

Цель работы: научиться рассчитывать и выполнять чертежи изгибаемой железобетонной конструкции.

1. Исходные данные:

Необходимо рассчитывать и законструировать железобетонный прогон.

Продольную рабочую арматуру принять класса AIII; поперечную (хомуты) – класса ВР – I; для петель принять арматуру класса A – I.

Расчетную нагрузку на 1 метр погонный (q) принять по результатам практической работы № 1.

Марка прогона, размеры прогона и класс бетона принять по таблице в зависимости от пролета (L) см. практическое занятие № 1.

Пролет (L) – 3,6

Марка прогона – ПРГ 36,1 м

Длина, мм – 3580

Ширина, мм - 120

Высота, мм – 400

Класс бетона – В15

Перемычка 5ПБ21-27

а=3 см

Определяем рабочую высоту сечения.

Определяем вспомогательный коэффициент

С=2 ∙ h₀ =2∙37=74

Q_b > Q 28.95 < 33.3

Вывод: Расчет прочности по наклонной трещине обеспечен.

Расчет монтажных петель.

Расчет прочности сжатой полосы между наклонными трещинами.

Практическое занятие № 7

Расчет деревянной балки

Цель работы: Научиться подбирать сечение деревянной балки по двум группам предельных состояний.

Задание № 2

Произвести подбор деревянной балки перекрытия. Длинна балки, нормативная и расчетные нагрузки на 1 м.п. балки принимаются по данным практической работы № 1. Пролет L, м – 3,6

Акация 2 сорт

Нормативная – 10,04кН/м

Расчетная – 11,8 кН/м

1. Устанавливаем расчетные схемы балки.

2. Определяем изгибающий момент и поперечную силу приходящуюся на балки.

R_u = 1.4 кН/см²

m_n = 1.5

m_b = 1

Определяем требуемый момент сопротивления

Принимаем высоту 20 см.

высота 17,5

Практическое занятие № 9

Расчет стыковых и угловых сварных швов

Цель работы: Научиться рассчитывать сварные швы.

Задание № 3

N = 350 кН

I_t = 10 мм

t₁ = 12 мм

b = 23 см

=21 см

Вывод: прочность шва двух элементов обеспечена.

Задание № 4

N = 340 кН

t = 10 мм

l = 460 мм

Определить из формулы

t = 10 мм

K_f = 5

Вывод: Определили толщину сварного шва стыка двух листов, толщина сварного шва 5 мм.

Практическое занятие № 10

Расчет нагельного соединения

Цель работы: Научиться рассчитывать и конструировать нагельные соединения.

t_д = 75 мм = 7,5 см

t_н = 40 мм = 4 см

d = 18 мм = 1,8

N = 51 кН

Рассчитать (определить количество нагелей) и законструировать (определить расстояние S₁ S₂ S₃ и размеры накладок) соединения из досок на стальных цилиндрических нагелях. На соединения действует сила N. Трещина досок t_д , накладок t_н, диаметр нагелей d и продольную силу N принять по вариантам.

кН

n_ср = 2

N = 51

Практическое занятие № 11

Определение глубины заложения и размеров подошвы фундамента

Цель работы: Научиться определять глубину заложения и размеры подошвы ж/б фундамента под колонну.

Задание 1.

Определить глубину заложения фундамента. Регион строительства принять по данным практической работы № 1. Вид грунта и особенности здания согласно варианта работы №12.

Суглинок полутвердый:

Коэффициент пористости е = 0,55

Удельный вес грунта кН/м³

Показатель текучести I_c = 0.30

Особенности здания: Без подвала с полами, устроенных на лагах, по грунту.

Задание 2. Определить размеры сечения подошвы фундамента под колонну.

Расчетную нагрузку на ж/б колонну принять по результатам практической работы № 1. Фундамент принять квадратного сечения.

1)

2)

e = 0.95

3)

4)

7)

8)

9)

Вывод: Условие выполняется. Глубина заложения равна 2 м, размер подошвы 1

2. Рассчитать фундамент по материалу под ж/б колонну гражданского здания по данным примера 1

2.1. Нагрузка на фундамент с учетом коэффициента надежности по ответственности N = 426,02 кН.

Глубина заложения фундамента d₁ = 1.6 м.

Размеры подошвы фундамента ab =

Размеры сечения колонны h_c b_c =

Решение:

1) Определяем давление под подошвой фундамента:

-площадь фундамента A_f = ab =

-давление p = N/A_f = 426.02/1.44 = 295.84 кПа.

2) Определяем расчетное сечение фундамента.

Рассчитываем сечение переходящее по краю колонны (1 – 1)

3) Задаемся защитным слоем бетона.

a_b = 3.0 см

a = 40 см

4) Принимаем класс прочности бетона B20; класс арматуры А = III; R_b = 11.5 мПа; R_bt = 0.90 мПа; R_s = 365 мПа.

5) Поперечная сила в рассчитываемом сечении:

6) Изгибающий момент в сечении 1 – 1

7) Требуемая площадь арматуры фундамента в сечении 1 – 1

8) Принимаем арматуру, задаемся шагом стержней арматуры S = 200 мм, определяем количество стержней, расположенных в данном направлении арматурной сетки.

Принимаем (по приложению 3) диаметр арматуры

11) Проверяем фундамент на продавливания.

Определяем стороны основной пирамиды продольные.

Вывод: Для армирования принимаем арматуру

Практическое занятие № 12

Определение несущей способности сваи стойки

Определить шаг свай в ростверке, используя данные, но при других грунтовых условиях. Принимаем сваи с центральным армированием, сечение бетон сваи B25, арматура – стержень

Решение:

1) Назначаем в качестве несущего слоя малосжимаемый грунт – песок, плотный с включением гравия. Заглубление нижнего конца в таких грунтах принимается не менее 0,5 м. Так как сваи опираются на малосжимаемый грунт, они работают как сваи – стойкие. Длину свай принимаем 6,0 м.

2) Для свой – стоек расчетное сопротивление R = 20000кПа, площадь сечения сваи А = 0,4*0,4 = 0,16 м² , несущая способность F_d вычисляют по формуле:

4) Несущая способность сваи по материалу:

Несущая способность по грунту меньше несущей способности сваи по материалу, её и принимаем для определения требуемого шага свай.

5) Определяем требуемый шаг свай:

что больше минимального шага свай (для свай стоек

Вывод: Требуемый шаг свай а = 6,7 м. При окончательном назначении шага свай необходимо учитывать конструкцию здания, его размеры, материал стен, сваи в обязательном порядке ставятся по углам здания, в местах пересечения стен, в панельных зданиях каждая панель должна опираться не менее чем на две сваи, окончательно принятый шаг свай может быть меньше требуемого.