Расчет железобетонной балки прямоугольной формы с одиночным армированием. Подбор сечения рабочей арматуры, постановка поперечной арматуры.

Задание. Определить диаметр и количество рабочей арматуры в прямоугольном сечении балки.

 

Вариант
М, кн м
b * h, см^2	20*45	20*55	25*55	12*25	35*75	32*73	30*65	22*55	22*40	20*50	25*50
Класс бетона	В20	В25	В30	В15	В30	В25	В20	В25	В15	В20	В30
Класс арматуры	A-III	A-III	A-III	A-III	A-IV	A-IV	A-III	A-III	A-III	A-III	A-IV
Вариант
М, кн м
b * h, см^2	20*45	20*55	25*55	12*25	35*75	32*73	30*65	22*55	22*40	20*50	25*50
Класс бетона	В30	В15	В30	В25	В20	В25	В15	В20	В25	В30	В25
Класс арматуры	A-III	A-III	A-IV	A-IV	A-III	A-III	A-III	A-IV	A-III	A-III	A-III
Вариант
М, кн м
b * h, см^2	20*45	20*55	25*55	12*25	35*75	32*73	30*65	22*55	22*40	20*50	25*50
Класс бетона	В15	В20	В25	В20	В25	В30	В15	В30	В20	В15	В20
Класс арматуры	A-III	A-IV	A-III	A-III	A-III	A-III	A-III	A-IV	A-III	A-III	A-III

Алгоритм выполнения задачи

1. По классу прочности бетона (В≥7,5) и классу арматуры (чаще А-III), устанавливаем коэффициент условия работы бетона γ_в2=0,9 и определяем расчетные сопротивления R_b, R_s

 

2. Задаемся расстоянием от крайнего растянутого волокна бетона до центра тяжести арматуры а= 3÷5 см и определяем рабочую высоту сечения балки h_o= h – a

3. Находим значение коэффициента А_о

 

 

А₀ не должен превышать граничные значения А_оR, если А_о≥ А_оR, следует увеличить сечение или изменить материалы.

4. По величине А₀ по таблице определяют значения коэффициентов ή и ξ

 

 

5. Определяем требуемую площадь арматуры по любой из формул

 

6. Задаемся количеством стержней арматуры и определяем их диаметр по приложению

7. Определяем процент армирования

 

8. Определяем диаметр поперечных стержней

9. Определяем требуемую площадь монтажных стержней и по площади принимаем диаметры

 

10. Конструируем окончательно сечение

Практическая работа №7

Расчет железобетонной балки таврового сечения. Подбор и конструирование сечения (два случая)

Задача. Определить диаметр и количество рабочей арматуры в прямоугольном сечении балки.

Вариант
М, кн м
h, см
b, см
h^|f, см
b^|f, см
Класс бетона	В20	В25	В30	В15	В30	В25	В20	В25	В15	В20	В30
Класс арматуры	A-III	A-III	A-III	A-III	A-IV	A-IV	A-III	A-III	A-III	A-III	A-IV
Вариант
М, кн м
h, см
b, см
h^|f, см
b^|f, см
Класс арматуры	A-III	A-III	A-IV	A-IV	A-III	A-III	A-III	A-IV	A-III	A-III	A-III
Вариант
М, кн м
h, см
b, см
h^|f, см
b^|f, см
Класс арматуры	A-III	A-IV	A-III	A-III	A-III	A-III	A-III	A-IV	A-III	A-III	A-III

1. По классу прочности бетона (В≥7,5) и классу арматуры (чаще А-III), устанавливаем коэффициент условия работы бетона γ_в2=0,9

2. Определяем расчетное сопротивление бетона R_b

3. Определяем расчетное сопротивление арматуры R_s

4. Задаемся расстоянием от крайнего растянутого волокна бетона до центра тяжести арматуры а= 3÷5 см и определяем рабочую высоту сечения балки h_o= h – a

5. Определяем расчетный случай, для чего находим изгибающий момент, воспринимаемый элементом при полностью сжатой полке

· если М≤M¹_f, имеем 1 расчетный случай тавровых элементов;

· если М>M¹_f, имеем 1 расчетный случай тавровых элементов;

 

10. Задаемся количеством стержней арматуры и определяем их диаметр по приложению

11. Определяем процент армирования

12. Определяем диаметр поперечных стержней, но не менее 6 мм

13. Определяем требуемую площадь монтажных стержней и по площади принимаем диаметры (но не менее 10 мм)

 

Практическая работа №8

Расчет сварных соединений

Задача 1

Спроектировать равнопрочное соединение с фланговыми швами (по вариантам) R_wf = 18 кн/см²

 

№
b,мм
t, мм
Ry, кн/см^2
№
b,мм
t, мм
Ry,кн/см^2
№
b,мм
t, мм
Ry,кн/см^2

Рисунок 1

Алгоритм решения задачи 1

1) Выполнить эскиз соединения

2) Найти допускаемое усилие

F_доп = А R_у= b * t * R_у γ_с, кн

3) Назначить катет шва

к ≤ t, см (к_мин = 4 мм)

4) Определить суммарную длину углового шва

ΣL_w ≥ F_доп / 0,7к R_wf γ_с, см

5) Определить необходимую длину флангового шва

L_фл = ΣL_w / 2, см

Длина шва не должна превышать 60 к L_фл ≤ 60к

и не должна быть меньше 40 мм

6) Ответ: L_фл = … см ≤ 60к

Задача 2. Рассчитать прикрепление фланговыми швами растянутого элемента из двух равнополочных уголков b x t, мм к фасонке толщиной t_ф (рисунок 2). Расчётное усилие N. Материал листов и фасонки – сталь С245. Расчётное сопротивление стали по пределу текучести R_y = 24 кн/см^2. Сварка ручная электродами типа Э46. Расчётное сопротивление металла шва при срезе R_wf = 18 кн/см² Коэффициент β_f =0,7

Определить l₁ , l₂

Исходные данные для решения задачи принять по таблице

 

 

Исходные данные	Варианты
Ширина полки уголка b, мм
Толщина полки уголка t, мм
Толщина фасонки, t ф, мм
Ширина полки уголка b, мм
Толщина полки уголка t, мм
Толщина фасонки, tф, мм
Ширина полки уголка b, мм
Толщина полки уголка t, мм
Толщина фасонки, tф, мм

Указания к выполнению задачи 2

1) Выполнить эскиз соединения

2) Найти допускаемое усилие F_доп = 2 А_уг R_у γ_с=,кн

3) Назначить катет шва

к_f = t – (1÷3), мм (к_мин = 4 мм)

4) Найти допускаемое усилие на шов пера

F_доп^пера= F_{доп *} z₀ / b, кн

5) Найти допускаемое усилие на шов обушка

F_доп^об= F_{доп *}(b - z₀) / b, кн

6) Определить длину шва пера

L_w^пера ≥ F_доп^пера / (2 _* 0,7к_f R_wf γ_с) =, см

7) Определить необходимую длину шва обушка

L_w^об ≥ F_доп^об / (2 _* 0,7к_f R_wf γ_с) =, см

Длина шва не должна превышать 60 к_f L_фл ≤ 60к_f

и не должна быть меньше 40 мм

Ответ: L_w^пера =… см; L_w^об = … см

Практическая работа №9

Расчет стержней стальной фермы.

Задача. Подобрать сечение сжатого стержня решетки стальной фермы при действии сжимающей нагрузки N. Предельная гибкость λ_макс= 210 - 60α. Толщина фасонки t_ф = 12 мм.

Исходные данные	Варианты
Геометрическая длина стержня l, м	3,1	2,8	3,0	2,8	2,9	3,0	3,1	2,5	2,4	2,6
Наименование стали	С235	С245	С255	С245	С275
Расчётное усилие N, кн
Геометрическая длина стержня l, м	3,6	3,3	3,6	3,3	3,9	3,5	3,2	3,0	2,8	3,2
Наименование стали	С245	С255	С275	С285	С345
Расчётное усилие N, кн
Геометрическая длина стержня l, м	4,1	3,8	4,2	3,8	4,5	4,0	3,3	3,5	3,4	3,6
Наименование стали	С255	С235	С245	С275	С285
Расчётное усилие N, кн

Ход решения.

1. Находим расчетное сопротивление стали R_y

2. Определяем коэффициент условия работы, предполагая, что гибкость стержня будет больше 60. γ_c = 0,8

3. Определяем расчетные длины стержня по табл.11 СНиП: в плоскости фермы l_{ef x}= 0,8 l =… см

из плоскости фермы l_{ef y}= l =… см

4. Принимаем предварительно гибкость λ = 100 и находим коэффициент продольного изгиба

5. Находим требуемую площадь сечения стержня

см²

6. Определяем требуемые радиусы инерции: i_x ==l_{ef x} /λ = см

i_y = l_{ef y} /λ = см

7. По сортаменту подбираем уголки по трем параметрам: А, i_x, i_y;

при подборе уголков не забываем, что площадь стержня состоит из двух уголков и требуемая площадь сечения одного уголка А_уг= А / 2. Принимаем уголок … ^х … с площадью А^табл_уг = …. см² больше требуемой. Выписываем из сортамента i_x ^табл = … см; i_y^табл =… см.

8. Проверяем принятое сечение:

· определяем гибкости λ_х = l_{ef x} / i_x ^табл λ_у= l_{ef y} / i_y^табл

· по наибольшей гибкости определяем коэффициент продольного изгиба φ₂ = …

· находим значение коэффициента α = N / (φ_{2 *}2A^табл_{уг *} R_y* γ_c)

т.к значение коэффициента получилось больше 0,5 принимаем величину коэффициента α = … (если коэффициент получается меньше 0,5 то α = 0,5)

· определяем предельную гибкость λ_макс = 210 - 60α = …

Наибольшая гибкость стержня меньше предельной, следовательно, гибкость стержня в пределах нормы. (Если нет, то необходимо принять другой размер уголка)

· Проверяем устойчивость σ = N / φ_{2 *}2A^табл_уг = … ≤ R_y*γ_c,кН/см²

Вывод: Устойчивость обеспечена, принимаем сечение стержня из двух уголков размером … х ….

Практическая работа №10

Определение расчетного сопротивления грунта и глубины заложения фундамента. Определение размеров подошвы фундамента.

Задача. Определить размеры подошвы фундамента под сборную железобетонную колонну. Нагрузка на фундамент c учетом коэффициента надежности по ответственности N = … кн. Отношение длины здания к высоте L / H=2,4. Глубина заложения фундамента d₁= …., м. Характеристики основания фундамента в соответствии с вариантом.

Исходные данные	Варианты
Глубина заложения фундамента d1, м	1,8	2,5	2,0	1,35	1,9	2,0	1,1	1,5	1,4	1,6
Характеристики основания	Глина γ||=γ^|=18кн/м^2 е=0,85; JL=0,5	Суглинок γ||=γ^|=19кн/м^2 е=0,7; JL=0,65	Супесь γ||=γ^|=18кн/м^2 е=0,45; JL=0,55	Песок мелкий средней плотности γ||=γ^|=17,5кн/м^2 е=0,55;	Супесь γ||=γ^|=18кн/м^2 е=0,45; JL=0,55	Песок средней крупности е=0,55; γ||=γ^|=17,5кн/м^2	Глина γ||=γ^|=18кн/м^2 е=0,85; JL=0,5	Суглинок γ||=γ^|=19кн/м^2 е=0,7; JL=0,65	Глина γ||=γ^|=18кн/м^2 е=0,85; JL=0,5	Суглинок γ||=γ^|=19кн/м^2 е=0,7; JL=0,65
Расчётное усилие N, кн
Сечение колонны	25^.25	25^.25	30^.30	35^.35	30^.30	30^.30	30^.30	25^.25	25^.25	30^.30
Варианты
Глубина заложения фундамента d1, м	1,35	2,0	2,2	1,55	1,75	2,0	1,4	1,15	1,45	1,65
Характеристики основания	Глина γ||=γ^|=18кн/м^2 е=0,85; JL=0,5	Суглинок γ||=γ^|=19кн/м^2 е=0,7; JL=0,65	Супесь γ||=γ^|=18кн/м^2 е=0,45; JL=0,55	Песок мелкий средней плотности γ||=γ^|=17,5кн/м^2 е=0,55;	Супесь γ||=γ^|=18кн/м^2 е=0,45; JL=0,55	Песок средней крупности е=0,55; γ||=γ^|=17,5кн/м^2	Глина γ||=γ^|=18кн/м^2 е=0,85; JL=0,5	Суглинок γ||=γ^|=19кн/м^2 е=0,7; JL=0,65	Глина γ||=γ^|=18кн/м^2 е=0,85; JL=0,5	Суглинок γ||=γ^|=19кн/м^2 е=0,7; JL=0,65
Расчётное усилие N, кн
Сечение колонны	25^.25	25^.25	30^.30	35^.35	30^.30	30^.30	30^.30	25^.25	25^.25	30^.30
Варианты
Глубина заложения фундамента d1, м	2,4	1,5	2,0	2,3	1,6	1,2	2,1	1,3	1,7	1,9
Характеристики основания	Глина γ||=γ^|=18кн/м^2 е=0,85; JL=0,5	Суглинок γ||=γ^|=19кн/м^2 е=0,7; JL=0,65	Супесь γ||=γ^|=18кн/м^2 е=0,45; JL=0,55	Песок мелкий средней плоности γ||=γ^|=17,5кн/м^2 е=0,55;	Супесь γ||=γ^|=18кн/м^2 е=0,45; JL=0,55	Песок средней крупности е=0,55; γ||=γ^|=17,5кн/м^2	Глина γ||=γ^|=18кн/м^2 е=0,85; JL=0,5	Суглинок γ||=γ^|=19кн/м^2 е=0,7; JL=0,65	Глина γ||=γ^|=18кн/м^2 е=0,85; JL=0,5	Суглинок γ||=γ^|=19кн/м^2 е=0,7; JL=0,65
Расчётное усилие N, кн
Сечение колонны	25^.25	25^.25	30^.30	35^.35	30^.30	30^.30	30^.30	25^.25	25^.25	30^.30

Ход выполнения задачи

1. Определяем сервисную нагрузку

2. Определяем расчетное сопротивление грунта R_o

 

3. Определяем требуемую площадь подошвы фундамента

γ_m = 20 кн/м³ – усредненное значение удельного веса грунта и бетона

4. Принимаем фундамент квадратным a = b = √ A_f, округляем размеры и определяем фактическую площадь подошвы фундамента

5. Устанавливаем удельное сцепление c_n = с_|| и угол внутреннего трения грунта φ_n

 

 

6. Находим коэффициенты γ_с1, γ_с2 (с интерполяцией)

 

7. Выписываем из таблицы коэффициенты M_γ, M_q, M_c

 

8. Определяем расчетное сопротивление грунта, приняв k = 1,1, так как прочностные характеристики грунта определены без лабораторных испытаний; k_z = 1,0 (т.к b < 10м), d_b = 0 (т.к. отсутствует подвал)

9. Уточняем требуемые размеры фундамента,м²

10. Принимаем уточненные размеры фундамента a х b, площадью A_f

11. Проверяем подобранный фундамент, чтобы средние напряжения под подошвой не превышали расчетное сопротивление

≤ R, кПа

Практическая работа №11

Расчет фундамента по материалу, подбор количества арматуры отдельно стоящего фундамента.

Задача. Рассчитать фундамент по материалу, исходя из размеров фундамента, определенных в предыдущей расчетно-графической работе.

Ход решения

1. Определяем давление под подошвой фундамента

, кПа

2. Определяем расчетные сечения фундамента, проходящее по краю колонны (пример на рисунке)

 

3. Задаемся защитным слоем бетона a_b=3÷5см (сборный фундамент)

и находим h₀ = h – a_b, см

4. Принимаем класс прочности бетона, класс арматуры и их расчетные сопротивления

5. Находим поперечную силу в рассчитываемом сечении, кн

где l₁ = (b–b_c)/2 - расчетная длина

6. Находим изгибающий момент в сечении 1-1, кн м

7. Требуемая площадь сечения арматуры, см²

8. Принимаем арматуру (в арматурных сетках шаг стержней 100, 150, 200 мм)

с шагом S = … и определяем количество стержней в одном направлении арматурной

сетки

 

 

9. Принимаем диаметр арматуры по сортаменту

 

10. Конструируем арматурную сетку (пример на рисунке)

 

 

Методические указания по выполнению курсового проекта.

 

Курсовой проект выполняется в объеме пояснительной записки (ПЗ) до 20 листов формата А4 и графической части 1 лист формата А1. Первым листом ПЗ является титульный лист.(Приложение 1) Вторым листом является лист «Задание» (Приложение 2), который заполняется руководителем проекта. Заглавный лист является третьим листом и состоит из содержания разделов ПЗ и основной надписи размером 40^х185мм (Приложение 3). Списку литературы и перечню нормативно-технической документации номер раздела не присваивается. Каждый раздел текста ПЗ рекомендуется начинать с нового листа, имеющего рамку и штамп 15^х185 (Приложение 4). Наименование разделов записываются в виде заголовков с прописной буквы и абзацевого отступа, выделенные более жирным шрифтом. Точку в конце заголовка не ставят. Расстояние между заголовком и текстом 15 мм.

Все иллюстрации нумеруются в пределах всей ПЗ арабскими цифрами. Иллюстрации могут иметь наименование. Например, «Рисунок 1 - Общий вид балки».

Все таблицы нумеруются в пределах раздела арабскими цифрами. Слева перед заголовком таблицы помещают надпись «Таблица...» с указанием номера и названия.

Графическая часть курсового проекта выполняется на листе формата А1 карандашом, тушью или в электронном виде. Включает в себя конструктивную схему, общий вид конструкции с необходимым числом проекций, разрезы, сечения, узлы сопряжения и опирания, штамп и спецификацию.

Содержание, расположение и размеры граф основной надписи (штампа) 55^х185 указаны в приложении 5. Надписи на чертеже, в штампе, спецификации и размеры изображений оформляются чертёжным шрифтом (прописным, строчным).

На рабочих чертежах строительных металлических конструкций (КМД) спецификацию располагают в правом верхнем углу чертежа вплотную к рамке. Под спецификацией размещают ведомость отправочных элементов, форма и размеры которой должны соответствовать приложению. Расстояние между ведомостью и спецификацией должно быть в пределах 20 … 40 мм.

Номера позиций на рабочих чертежах металлических конструкций помещают в кружках диаметром 8-10 мм

Линейные размеры на чертежах и в спецификациях указываются в миллиметрах, без обозначения единицы измерения. Размерную линию на её пересечении с выносными линиями, линиями контура или осевыми линиями ограничивают засечками в виде толстых основных линий длиной 2-4 мм, проводимых с наклоном вправо под углом 45° к размерной линии. При нанесении размера диаметра или радиуса размерную линию ограничивают стрелками. Рекомендуемые масштабы:

- для монтажных планов и схем – 1: 100; 1: 200; 1: 400;

- для сечений сплошностенчатых конструкций -1:10, 1:15, 1:20, 1:25;

 

Приложение 1

 

 

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Балтийский федеральный университет имени Иммануила Канта»

(БФУ им. И.Канта)