Министерство образования и науки Республики Татарстан Государственное автономное профессиональное образовательное учреждение «Альметьевский политехнический техникум» МЕТОДИЧЕСКОЕ ПОСОБИЕ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ ПРАКТИЧЕСКИХ РАБОТ ПО ДИСЦИПЛИНЕ «РАСЧЕТ И ПРОЕКТИРОВАНИЕ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ» МДК 01.01 РАЗДЕЛ 2 по специальности 08.02.01 Строительство и эксплуатация зданий и сооружений (базовой подготовки) 2019 1 УДК. 377.624.04 ББК 38.5 Т 12 Татаринова Г.Н. Расчет и проектирование строительных конструкций: практикум для студентов по специальности 18.02.01 Строительство и эксплуатация зданий и сооружений (базовой подготовки) / Г.Н. Татаринова. – Альметьевск ГАПОУ «Альметьевский политехнический техникум», 2019. - 137с. : Практикум содержит описание практических работ, которые охватывают основные разделы курса и предназначены для более глубокого усвоения теории и развития у студентов практических навыков по специальности 18.02.01 Строительство и эксплуатация зданий и сооружений . Издание содержит перечень работ и требования к их оформлению для каждой практической работы. Основная часть пособия содержит методические указания и рекомендации по выполнению 16 практических работ. Каждая работа содержит: состав задания, методические указания по выполнению работы (при необходимости); примеры расчетов, индивидуальные задания для студентов по вариантам, контрольные вопросы. Практикум предназначен для преподавателей и студентов дневного отделения по специальности 18.02.01 Строительство и эксплуатация зданий и сооружений. 2 Содержание Пояснительная записка……………………………………………………………………….. 4 1. Перечень практических работ и требования к их оформлению…………………………. 5 2 Раздел1 Методические указания для студентов по выполнению практических работ……………………………………………………………………………………………. 6 2.2 Практическая работа № 2 Сбор нагрузок на 1 м2 перекрытия и покрытия…………… 11 2.3 Практическая работа № 3 Сбор нагрузок на колонну и ригель………………………… 15 2.4 Практическая работа № 4 Расчет стальной колонны …………………………………… 20 2.5 Практическая работа № 5 Расчет деревянной стойки…………………………………… 23 2.6 Практическая работа № 6 Расчет железобетонной колонны………………………….... 30 2.7 Практическая работа № 7 Расчет армированного кирпичного столба…………………. 33 2.8 Практическая работа № 8 Расчет стальной прокатной балки…………………………… 36 2.9 Практическая работа № 9 Расчет деревянной балки……………………………………… 40 2.10 Практическая работа № 10 Расчет нормальных сечений изгибаемых железобетонных элементов………………………………………………………………………………………... 44 2.11 Практическая работа № 11 Расчет и конструирование железобетонной балки прямоугольного сечения………………………………………………………………………… 47 2.12 Практическая работа № 12 Расчет сварных соединений…………………………………. 52 2.13 Практическая работа №13 Расчет и конструирование узла стальной фермы…………... 56 2.14 Практическая работа № 14 Расчет конструкций с использованием системы автоматического проектирования SCAD offise………………………………………………… 66 2.15 Практическая работа № 15 Расчет ленточного фундамента…………………………….. 73 2.16 Практическая работа № 16 Расчет несущей способности сваи…………………………. 81 3. Раздел 2 Содержание и методика проведения итоговых занятий по разделам………….. 84 4. Раздел 3 Примеры решения задач ………………………………………………………….. 90 Литература…………………………………………………………………………………….. 101 Перечень приложений………………………………………………………………………… 102 Приложение А- Материалы для расчета нагрузок…………………………………………... 104 Приложение Б -Материалы для расчета стальных конструкций………………………….. 107 Приложение В- Материалы для расчета деревянных конструкций……………………….. 120 Приложение Г -Материалы для расчета железобетонных конструкций………………….. 121 Приложение Д – Материалы для расчета каменных конструкций………………………… 125 Приложение Е – Материалы для расчета оснований и фундаментов……………………… 126 Примеры титульных листов практических работ………........................................................ 134 3 Пояснительная записка Методическое пособие является руководством для студентов при самостоятельном выполнении практических работ по дисциплине «Расчет и проектирование строительных конструкций» (МДК 01, раздел 2 ) Пособие содержит перечень работ и требования к их оформлению для каждой практической работы. Основная часть пособия содержит методические указания и рекомендации по выполнению 15 практических работ. Каждая работа содержит: состав задания; методические указания по выполнению работы (при необходимости); примеры расчетов; индивидуальные задания для студентов по вариантам; контрольные вопросы. Кроме методических указаний по выполнению обязательных практических работ пособие содержит еще два раздела: «Содержание и методика проведения итоговых занятий по разделам» и «Примеры решения задач, входящих в состав экзаменационных заданий». В первом приведены задания творческого характера (нестандартные задачи), решение которых позволяет преподавателю и самим студентам понять степень освоения раздела, способность применять приобретенные знания в нестандартных ситуациях. Третий раздел содержит методику расчета задач, которые выполняются обучающимися в тетрадях для практических работ и используется при подготовке к экзамену, самостоятельной проработки пропущенных занятий. Пособие содержит также приложения, в состав которых входят нормативные и справочные материалы, необходимые для выполнения практических работ. Приложения сгруппированы по разделам: нагрузки и воздействия; стальные конструкции; деревянные конструкции; железобетонные конструкции; каменные конструкции; основания и фундаменты. В приложениях к разделу «Стальные конструкции» приведены таблицы для определения расчетных сопротивлений стали не только по классам, но и по маркам стали, это дает возможность разработки большого числа вариантов заданий к работам. Приведен также перечень нормативной и учебной литературы, который может быть использован при выполнении практических работ, а также при подготовке к их защите. 4 Перечень практических работ и форма отчетности № работы Содержание практических работ Кол-во часов Определение расчетных характеристик строительных материалов Сбор нагрузок на 1м2 перекрытия и покрытия Сбор нагрузок на колонну и ригель 4 Расчет центрально сжатой стальной колонны из прокатного широкополочного двутавра. Начертить базу колонны и оголовок Расчет деревянной стойки 4 6 Расчёт рабочей арматуры в колонне. Подбор поперечной арматуры. Схема армирования 6 7 2 8 Проверка устойчивости армированного кирпичного столба Расчёт стальной прокатной балки 9 Расчет деревянной балки 2 10 Расчёт рабочей арматуры в тавровых сечениях 2 11 Расчёт железобетонной прямоугольного сечения балки 6 12 Расчет сварных соединений. (Расчет стыковых и угловых швов). Расчёт и конструирование узла стальной фермы 2 Расчет строительных конструкций с использованием системы автоматического проектирования SCAD offise Расчет ленточного фундамента 8 Расчет несущей способности сваи. Определение шага свай 4 1 2 3 4 5 13 14 15 16 2 4 2 2 4 6 Форма отчетности Оформить на форматах А4 на компьютере (желательно) или рукописным способом В тетради для практических работ рукописным способом Оформить на форматах А4 на компьютере (желательно) или рукописным способом Оформить на форматах А4 на компьютере Оформить на форматах А4 на компьютере Оформить на форматах А4 Схему армирования начертить вручную или в программе Auto CAD Оформить на форматах А4 на компьютере Оформить на форматах А4 на компьютере. Стык балок Оформить на форматах А4 на компьютере Оформить на форматах А4 Начертить расчетное сечение и схему армирования Оформить на форматах А4 на компьютере. Схему армирования начертить вручную или в программе Auto CAD Оформить на форматах А4 на компьютере Оформить на форматах А4 на компьютере. Чертеж узла выполнить вручную или в программе Auto CAD Оформить на форматах А4 на компьютере. Чертежи выполнить вручную или в программе Auto CAD Оформить на форматах А4 на компьютере. Чертежи выполнить в программе Auto CAD Рукописным способом 5 2 Методические указания по выполнению практических работ 2.1 Практическая работа №1- Расчетные характеристики материалов Состав работы В соответствии с вариантом задания определить расчетные сопротивления (R), модуль упругости (деформаций) Е и плотность ρ строительных материалов : -стали; -бетона; -арматуры; -каменной кладки; -древесины. Расчётное сопротивление (прочностная характеристика материала) определяется по соответствующим главам строительных норм и правил. Исходные данные приведены в таблицах 1,2,3,4. Пример Задание 1 Определить расчётное сопротивление стали растяжению, сжатию и изгибу по пределу текучести для: 1. Листа t = 12мм, марка стали 10Г2С1; 2. ∟250×30, марка стали 18Гсп 1) Rу = 320 МПа = 320·103 кПа 2) Rу = 230 Мпа = 320· 103 кПа Модуль упругости стали Е = 200*103 кПа. Плотность стали ρ = 7850.кН/м3 Литература: приложение Б, табл. 3. Задание 2 1) Определить расчётное сопротивление сжатию и растяжению тяжёлого бетона классов В15 и В35. 2) Определить расчётное сопротивление арматуры растяжению и сжатию для арматуры класса А -500 1) Расчётные сопротивления для бетона класса В15: -сжатию - Rb = 8,5·γb1 МПа = 8,5·0,9·103кПа = 7.65·103кПа; -растяжению - Rbt = 0,75· γb1 Мпа=0,75·0,9·103кПа=675 кПа, где γb1 - коэффициент, учитывающий продолжительное действие нагрузки. Модуль упругости бетона Еb = 24·103 МПа. Расчётные сопротивления для бетона класса В35: -сжатию - Rb =19,5·γb1 МПа =19,5·0,9·103кПа =17,55·103кПа; -растяжению - Rbt = 1,3· γb1 Мпа=1,3·0,9·103кПа=1170кПа Модуль упругости , Е = 34,5 · 103 МПа. 6 Плотность тяжелого бетона ρ = 2) Расчётные сопротивления продольной арматуры класса А 500: - растяжению - Rs =435·103кПа; -сжатию - Rsc = 435·103 кПа.. Модуль упругости арматуры Еs =… МПа Литература – СП 63. 13330.2012 пп.6.12; таблицы 6.8, 6.11, 6.14, 6.15 или приложение Б, таблицы 1-3. Задание 3 Определить расчётное сопротивление кладки сжатию для столба сечением 51×51 см: 1) Из силикатного кирпича марки М150 на растворе М75 2) Из крупных бетонных блоков высотой 60см М400 на растворе М150. Решение Площадь сечения столба 0,51·0,51 = 0,26 м2< 0,3 м2, поэтому в соответствии с п.3.11 СНиП II-22-81* вводим коэффициент γс =0,8. 1) R =2,0·103·0,8 кПа = 1600 кПа 2) R =9,0·103 ·0,8кПа = 7200 кПа. Плотность кирпичной кладки ρ = 1900 кПа Плотность кладки из бетонных блоков ρ = 2100 кПа Литература – СП 15.13330.2012 «СНиП II-22-81* Каменные и армокаменные конструкции», или приложение Д, таблица 1. Задание 4 Определить расчётное сопротивление древесины сжатию и растяжению для бруса сечением 18×20 см из сосны, сорт 2 и граба, сорт 1; в сечении имеется ослабления в расчётном сечении. Решение 1) Сосна 2 сорт: - Расчетное сопротивление сжатию Rc =15·103 кПа - Расчетное сопротивление растяжению Rр =7·103·0,8 кПа =5600кПа. Здесь 0,8 - коэффициент, учитывающий ослабления в расчётном сечении, см. п. 3.2 СНиП II-25-80 2) Для граба, сорт 1: - Rc =16·1,3·103 кПа =20,8·103кПа; - Rр =10·1,3·0,8·103 кПа = 10,4∙103кПа. Здесь 1,3 - коэффициент, зависящий от породы древесины mп (см. табл. 4 СНиП II-25-80). Средняя плотность древесины ρ = Литература: СП 64. 13330.2011 «СНиП II-25-80 Деревянные конструкции», приложение В, таблицы 1,2. 7 Исходные данные и перечень заданий на практическую работу №1 Определение расчетных характеристик строительных материалов Практическая работа №1 состоит из четырёх разделов. Нужно определить расчетные сопротивления материалов: 1. стали; 2. бетона и арматуры для железобетонных конструкций; 3. древесины; 4. каменных конструкций. Кроме того, определить модуль упругости (деформаций) Е и плотность материалов ρ. Задание 1. Определить расчётное сопротивление стали по пределу текучести для листа и уголка. Исходные данные см. табл. 1. Таблица 1 - Исходные данные к заданию1 Вариант 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 Лист Марка стали Толщина t,мм 18кп 18 ВСТ3кп2-1 8 ВСТ3пс6-1 14 ВСТ3пс6-2 10 ВСТ3пс5-1 16 ВСТ3сп5-2 12 ВСТ3кп2 22 09Г2 гр.1 8 09Г2 гр.2 18 09Г2 гр.1 10 09Г2 гр.2 20 09Г2 С 36 10Г2С1 18 14Г2 22 10ХНДП 12 18Гпс 25 ВСТ3кп2-1 16 ВСТ3пс6-1 8 ВСТ3пс6-2 18 ВСТ3сп5-1 10 ВСТ3Гпс5-2 16 ВСТ3кп2 14 09Г2 гр.1 12 09Г2 гр.2 8 ВСТ3кп2-1 8 ВСТ3пс6-1 14 ВСТ3сп5-2 12 09Г2 С 36 ВСТ3пс6-2 6 ВСТ3кп2-1 12 Уголок Марка стали 09Г2 гр.2 18кп ВСТ3кп2-1 ВСТ3пс6-1 ВСТ3пс6-2 ВСТ3Гпс5-1 ВСТ3сп5-2 ВСТ3кп2 09Г2 гр.1 09Г2 гр.2 09Г2 гр.1 09Г2 гр.2 09Г2С 10Г2С1 14Г2 10ХНДП 18Гпс ВСТ3кп2-1 ВСТ3пс6-1 ВСТ3пс6-2 ВСТ3сп5-1 ВСТ3Гпс5-2 ВСТ3кп2 09Г2 гр.1 ВСТ3пс6-2 ВСТ3Гпс5-1 ВСТ3сп5-2 ВСТ3кп2 09Г2 гр.1 18Гпс Профиль ∟63×6 ∟70×5 ∟75×7 ∟80×6 ∟90×8 ∟100×12 ∟110×8 ∟12×59 ∟140×10 ∟160×12 ∟70×6 ∟75×6 ∟80×7 ∟90×7 ∟100×10 ∟125×12 ∟140×12 ∟160×14 ∟180×12 ∟100×12 ∟80×6 ∟125××8 ∟140×9 ∟160×16 ∟90×8 ∟100×12 ∟110×8 ∟125×9 ∟140×10 ∟110×18 8 Задание 2. Определить расчётные сопротивления бетона и арматуры растяжению и сжатию, модули упругости бетона и арматуры. Классы материалов см. табл. 2. Таблица 2- Исходные данные к заданию2 Вариант Бетон классов Арматура класса Вариант Бетон классов Арматура класса 1 В10,В30 А240 16 В25,В50 А300 2 В15,В40 А300 17 В10,В30 А400 3 В20,В45 А400 18 В25,В60 А500 4 В25,В40 А500 19 В10,В45 В500 5 В30,В45 А500 20 В25,В55 А240 6 В10,В35 А240 21 В15,В40 А300 7 В15,В50 А300 22 В30,В60 А400 8 В25,В50 А400 23 В25,В60 А500 9 В15,В35 А500 24 В10,В30 В500 10 В10,В25 В500 25 В35,В45 А240 11 В15,В35 А240 26 В15,В40 А300 12 В20, В40 А500 27 В12,5, В50 А800 13 В20, В40 А540 28 В30, В60 А1000 14 В25, В35 А600 29 В15, В25 А400 15 В15, В45 А800 30 В12,5, В40 А600 Задание 3. Определить расчётное сопротивление древесины сжатию и растяжению для двух пород древесины, сечение элемента – брус, сечение бруса и породу древесины принять по табл.3. Таблица 3-Исходные данные к заданию3 Вариант Сечение бруса, см 1 2 3 15×20 13×18 20×22 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 10×15 15×20 13×15 18×20 20×22 10×15 15×15 15×20 15×18 18×20 20×22 10×15 13×18 15×18 18×20 20×22 10×15 13×15 Порода 1 Порода Сорт древесины древесины Ель 2 Сосна 2 Сосна 1 Ель Ель Сосна Сосна Ель Сосна Ель Сосна Ель Сосна Ель Сосна Сосна Ель Сосна Ель Сосна Ель 3 1 2 3 2 1 3 1 2 3 1 2 1 3 2 1 3 2 Порода 2 Порода Сорт древесины древесины Дуб 1 Пихта 1 Ясень 2 Берёза Берёза Дуб Вяз Ясень Дуб Берёза Вяз Берёза Дуб Берёза Клён Дуб Берёза Акация Бук Клён Дуб 1 3 1 2 1 2 2 2 1 1 2 1 2 1 1 2 1 1 9 Продолжение таблицы 3 Вариант Сечение бруса, см 22 23 24 25 26 27 28 29 30 15×20 18×20 10×15 13×15 13×18 15×15 15×18 18×18 18×20 Порода 1 Порода Сорт древесины древесины Сосна Ель Сосна Ель Сосна Ель Сосна Ель Сосна 3 1 2 3 1 1 2 3 2 Порода 2 Порода Сорт древесины древесины Берёза Акация Дуб Вяз Ясень Берёза Клён Акация Вяз 1 2 1 2 2 3 1 2 1 Задание 4. Определить Расчетное сопротивление кладки сжатию для столба из кирпичной кладки и столба из бетонных камней. Учесть значение коэффициента γс. Таблица 4 - Исходные данные к заданию 4 Вариант Сечение столба, см. 1 51×51 38×38 51×51 38×38 51×51 38×38 51×51 38×38 51×51 38×38 51×51 38×38 51×51 38×38 51×51 38×38 51×51 38×38 51×51 38×38 51×51 38×38 51×51 51×51 38×38 51×51 51×64 64×64 38×51 51×64 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 Кирпичная кладка Марка Марка кирпича раствора 125 50 75 25 150 75 125 75 150 75 200 150 100 25 125 50 150 100 75 50 200 100 150 50 100 25 75 25 100 75 125 50 150 100 150 75 200 75 125 75 100 25 75 20 150 50 125 50 75 75 125 150 100 25 125 50 150 100 75 50 Кладка из бетонных камней Марка камня Марка раствора 200 100 150 75 300 150 75 25 250 150 200 150 150 75 300 150 200 150 150 50 250 100 200 100 300 150 150 75 150 50 200 150 300 100 100 50 100 25 250 100 75 25 300 150 250 100 75 25 250 150 200 150 150 75 300 150 200 150 150 50 10 Контрольные вопросы 1. Какую литературу использовали при определении расчетных сопротивлений материалов? 2. От каких факторов зависит расчетное сопротивление древесины? 3. Какой первоисточник использовался при определении расчетного сопротивления бетона и стальной арматуры? 4. Что учитывается при определении расчетного сопротивления бетона кроме табличного значения Rb? 5. Что необходимо учесть при определении расчетного сопротивления кладки на цементном растворе (кроме табличного значения R)? 2.2 Практическая работа № 2. Сбор нагрузок на перекрытие Основные сведения и примеры расчета Расчётная нагрузка q, кН/м, определяется по формуле q = qn· γƒ, (1) где qn – нормативная нагрузка кН/м; γƒ – коэффициент надёжности по нагрузке. При сборе нагрузок на конструкцию сначала собирают нагрузку на 1 м 2 покрытия и перекрытия. Нагрузка на покрытие складывается из постоянной нагрузки (вес плиты покрытия и вес конструкций кровли) и временной (снеговая нагрузка). Постоянная нормативная нагрузка на 1м2 от веса материалов кровли определяется как произведение плотности материала ρ на толщину слоя t. Плотность строительных материалов см. приложение 3. Временная снеговая нагрузка определяется в соответствии с п.5 СП 20.13330.2016. Сначала по карте 1 определяется номер снегового района, затем по таблице 4 определяется расчётное значение веса снегового покрова на 1м2 горизонтальной поверхности. Полное расчётное значение снеговой нагрузки определяется по формуле S = S0·μ , где S0 – вес снегового покрова на 1м2 горизонтальной поверхности, кН/м2 (2) (таблица 10.1 СП20.13330.2016 ; μ – коэффициент, определяемый по приложению 3 СП20.13330.2016 для односкатных и двускатных покрытий с углом наклона кровли α≤250 μ=1. Нормативное значение снеговой нагрузки определяется умножением расчетного значения на коэффициент 0,7. Временные нагрузки на перекрытия определяются по таблице 8.3 СП20.13330.2016. «Нагрузки и воздействия» 11 Сбор нагрузок на 1м2 покрытия и перекрытия рационально сводить в таблицу, форму таблицы см. в примерах. Пример 1 – Сбор нагрузок на 1 м2 покрытия Конструкция покрытия 1. УНИФЛЕКС – 2 слоя 2. Цементная стяжка 30 мм 3. Утеплитель ρ = 500 кг / м3, t = 200 мм 4. Пергамин – 1 слой 5. Плита ребристая, 3×6 м, высотой 300 мм Место строительства – г. Чебоксары. Уклон кровли 120 Сбор нагрузок сводится в таблицу 5. Плотность материалов определяется по справочным таблицам (см. приложение 3), например плотность цементной стяжки - 2000 кг/м3 = 20000 Н/м3 = 20 кН/м3. Коэффициент надежности по нагрузке γf для постоянной нагрузки определяется по табл. 7.1 СП20.13330.2016 или по приложению А, табл.1. 10 Сначала по карте 1 определяется номер снегового района, для г. Чебоксары номер снегового района – IV, затем по таблице 8.3 – вес снегового покрова на 1м2, для IV снегового района S0 =2,4 кПа. Полное расчётное значение снеговой нагрузки на горизонтальную проекцию покрытия S определяется по формуле S = S0·μ = 2,4·1 = 2,4 кПа, где μ = 1, т.к. угол наклона кровли α =120 < 250 Нормативное значение снеговой нагрузки определяется умножением расчётного значения на коэффициент 0,7 Sп = 2,4 ·0,7 = 1,68 кПа Таблица 5 – Сбор нагрузок на 1 м2 покрытия Вид нагрузок 1 Постоянные 1.1 УНИФЛЕКС, 2 слоя 1.2 Цементная стяжка, 30мм 1.3 Утеплитель 1.4 Пергамин, 2 слоя 1.5 Плита ребристая Итого постоянная 2 Временная снеговая Итого полная Нормативные нагрузки, кН/м2 0,05·2=0,1 20·0,03=0,6 5·0,2=1,0 0,05·2=0,1 1,7 3,5 2,4∙0,7=1,68 5,18 γƒ 1,2 1,3 1,3 1,2 1,1 1,4 Расчётные нагрузки, кН/м2 1,12 0,78 1,3 0,12 1,87 4,36 2,4 6,76 12 Пример 2 – Сбор нагрузок на 1м2 перекрытия Исходные данные Назначение здания – столовая Конструкция перекрытия: 1. Линолеум 5 мм 2. Цементная стяжка 25 мм 3. Звукоизоляция ρ = 300 кг/м3, 60 мм 4. Плита пустотная 220 мм Постоянная нагрузка определяется аналогично сбору нагрузок на покрытие. Временная равномерно распределённая нагрузка на перекрытие определяется по таблице 8.2, СП20.13330.2016 в зависимости от назначения здания. Коэффициент надежности по нагрузке γƒ определяется по п. 8.2.2 СП20.13330.2016 (или по приложению А) в зависимости от величины полной нормативной нагрузки. Сбор нагрузок сводится в таблицу 6. Нагрузку от веса плиты перекрытия можно определить по таблице (приложение А, табл.5) или так же как для остальных слоёв, но с учётом того, что плита пустотная, поэтому необходимо учесть коэффициент пустотности 0,5. Таблица 6 – Сбор нагрузок на 1 м2 перекрытия столовой Нормативная Вид нагрузок нагрузка, кН/м2 γƒ (кПа) Расчётная нагрузка, кН/м2 1 Постоянная нагрузка 1.1 Линолеум 5 мм 11∙0,005=0,055 1,2 0,066 1.2 Цементная стяжка 25 мм 20∙0,025=0,5 1,3 0,65 1.3 Звукоизоляция 60 мм, 3∙0,06=0,18 1,3 0,234 25∙0,22∙0,5 = 2,75 1,1 3,025 ρ =300кг/м3 1.4 Плита пустотная 220 мм Итого постоянная 2 Временная нагрузка Итого полная 3,485 3 6,485 3,974 1,2 3,6 7,574 13 Задание к практической работе №2. Сбор нагрузок на 1м2 перекрытия Состав работы Выполнить расчет нагрузки на перекрытие в табличной форме в соответствии с вариантом. Проработать контрольные вопросы Конструкция перекрытия: 1. Керамическая плитка 10мм 2. Цементный раствор 25мм 3. Звукоизоляционный слой, ρ =…,δ = … 4. Плита пустотная, 220мм. Плотность и толщина звукоизоляционного слоя определяется в соответствии с вариантом по таблице 7. Таблица 7 - Исходные данные к практической работе №2, задание 1 Вариант 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 Плотность звукоизоляции ρ, кг/м3 400 700 500 600 450 550 150 200 250 300 350 400 450 550 150 200 250 300 450 550 210 275 320 370 310 330 120 140 130 180 Толщина слоя звукоизоляции δ,мм 50 60 70 50 80 60 40 50 60 50 70 60 70 50 50 60 70 60 40 60 40 50 60 70 50 220 180 190 200 210 Назначение здания Магазин Детский сад АБК(админ.-бытов. корпус) Больница Столовая Общежитие Библиотека Ресторан Жилой дом Поликлиника Читальный зал Зрительный зал Архив Интернат Школа Чердачное помещение Ясли-сад Лаборатория поликлиники Библиотека Магазин Столовая Общежитие Институт Архив Торговый центр Детский сад Архив Университет Библиотека Ресторан 14 Контрольные вопросы 1. Какие нагрузки являются постоянными? 2. Как классифицируются временные нагрузки? 3. К каким нагрузкам относится нагрузка на перекрытие в архиве? 4. Как определяется нормативная нагрузка на перекрытие гражданского здания? 5. Какая нагрузка больше - нормативная или расчетная? 6. Что учитывает коэффициент надежности по нагрузке? 7. Как определить постоянную нормативную нагрузку от цементной стяжки? 2.3 Практическая работа №3. Сбор нагрузок на колонну и ригель в здании с полным железобетонным каркасом Расчет нагрузки на балку При расчёте балок, ригелей необходимо определить равномерно распределённую нагрузку на конструкцию. В общем случае погонную нагрузку на балку можно определить по формуле q = q′·l1 + gп·γƒ, (3) где q′ - полная нагрузка на 1 м2 покрытия или перекрытия, кН/м2 (кПа); l1 – шаг балок, м; gп - нормативная нагрузка от собственного веса балки ,кН/м γƒ – коэффициент надёжности по нагрузке Нагрузка от собственного веса балки gп - это вес 1м длины балки, он определится gп = ρ∙b∙h, где ρ – плотность железобетона, кН/м3; b - ширина сечения балки, м; h – высота балки прямоугольного сечения, м. Расчёт нагрузки на колонну Состав работы 1. Определить исходные данные по таблице 10. 2. Выполнить схему расположения несущих элементов . 3. Выполнить сбор нагрузок на колонну от покрытия. 4. Выполнить сбор нагрузок на колонну от перекрытия 5. Определить нагрузку от собственного веса колонны. 6. Рассчитать длительную и полную нагрузку на колонну. 7. Определить погонную нагрузку на ригель. 15 При расчете колонн определяют сосредоточенную нагрузку, которая передаётся через балки с покрытия и перекрытий с грузовой площади Агр, м2 , которая определяется Агр = l1 × l2 , где l1 - пролет, м; l2 - шаг колонн, м. Сначала собирается нагрузка на покрытие, затем - на перекрытие, определяется нагрузка от собственного веса колонны. Самая большая нагрузка на колонну действует на уровне заделки колонны в фундамент. Это сечение воспринимает нагрузку от покрытия, перекрытий и собственного веса колонны. Пример сбора нагрузок на железобетонную колонну Исходные данные Пролет l1 =6м. Шаг колонн l2 = 6м. Место строительства - г. Тамбов, III снеговой район по снеговой нагрузке. Назначение здания - торговый центр. Высота этажа - Н = 3,3м. Количество этажей - 4. Сечение колонны - 300×300 мм. Кровля -совмещённая рулонная. Конструкция пола - из линолеума. Схема расположения несущих элементов Разработать самостоятельно, проставить размеры в соответствии с заданием. Сбор нагрузок на колонну Определяется величина грузовой площади Агр м2,с которой собирается нагрузка на колонну. Агр = l1 × l2 , =6×6 =36 м2 где l1 × l2 - размеры сетки колонн (пролет и шаг колонн). Сбор нагрузок на колонну от покрытия и перекрытия сводится в таблицы 8 и 9. 16 Таблица 8- Сбор нагрузок от покрытия Вид нагрузки Нормативные γf Расчетные нагрузки, кН нагрузки ,кН 1. Постоянная 1.1 Стеклобит 36*0,04=14,4 1,2 17,28 1.2 Цем.стяжка 36*0,03*20=21,6 1,3 28,08 1.4 Утеплитель 36*0,21*7,5=56,7 1,3 73,71 1.5 Пароизоляция 36*0,003*6=0,65 1,2 0,78 1.6 Ж/б плита 36*0,22*25*0,5=99 1,1 108,9 1.7 Ригель 0,136*6*25=20,4 1,1 22,44 Итого постоянная 266,75 310,55 2. Временная (снеговая) 2.1Длительная 36*1,8*0,5*0,7=22,68 Итого длительная 289,43 2.2 Кратковременная 36*1,8*0,7 = 45,36 Итого полная 312,11 1,4 31,8 342,35 1,4 63,5 374,05 Таблица 9- Сбор нагрузок от перекрытия Вид нагрузки Нормативные нагрузки, кН γf Расчетные нагрузки ,кН 1Постоянная 1.1 линолеум 36*0,05*11=3,96 1,2 4,752 1.2 цементная стяжка 36*0,03*20=21,6 1,3 28,08 1.3 звукоизоляция 36*0,05*12=21,6 1,2 25,92 1.4 плита перекрытия 36*25*0,22*0,5=99 1,1 108,9 1.5 ригель 20,4 1,1 22,44 Итого постоянная 166,56 212,512 Временная 2.1 Длительная 1,4*36=50,74 Итого длительная 216,96 2.2 Кратковременная 4*36=144 Итого полная 360,96 1,2 60,48 272,9 1,2 172,8 385,3 Примечание - В таблицах 8 и 9 нагрузки определены в соответствии с СП 20. 13330-2011. СНиП 2.01.07 - 85* 17 Нагрузка от собcтвенного веса колонны Nk= · b2·Нэт·nэт ·f =25·0,32·3,3·4·1.1=32,68 кН Нагрузка на колонну: - длительная: Nl=Nдл.пок+N дл.пер· nпер+Nк=342,35+272,9 ·3+32.68=1193.73 кН - полная: N=Nl+Nsh=374,05+385,3∙3+32,68=1562,63 кН 300 N 300 Рисунок 1 - Расчетная схема Рисунок 2 - Сечение колонны Сбор нагрузок на ригель перекрытия 200 220 230 500 Рисунок 3 - Сечение ригеля 1) Полная нагрузка на ригель q= q´·l +g =10,14·6 + 4,37 = 65,21кН/м, где q' - нагрузка на1 м2 перекрытия, кН/м2; l - шаг ригелей, м. Нагрузку на 1м2 перекрытия можно определить q' = ( Nпер - G риг)/ Агр, 18 где Nпер - полная расчетная нагрузка на колонну от перекрытия; G риг – расчетная нагрузка от собственного веса ригеля; Агр - площадь перекрытия, с которой собирается нагрузка на колонну. В данном примере Nпер =385,3кН, G риг =20,4кН, Агр = 36м2 . q' =(385,3 – 20,4) / 36=10,14кН/м. Таблица 10 - Исходные данные к практической работе № 3 Сбор нагрузок на колонну Вари- Назначение ант здания Место Сетка Высота Кол. строитель- колонн этажа Н, этажей ства l1×l2,м м 1 2 Архив Ресторан Москва Киров 6×9 6×6 3,0 3,6 4 4 3 4 Общежитие Магазин 6×6 6×9 3,3 3,6 5 4 5 6 Больница АБК Уфа Нижний Новгород Казань Тула 6×6 6×6 3,3 3,0 5 4 7 8 9 ИВЦ Библиотека Столовая Рязань Тамбов Липецк 6×9 6×6 6×6 3,6 3,3 3,6 4 4 3 10 11 12 13 14 15 Школа Поликлиника Магазин Библиотека Магазин Столовая Орёл Вологда Уфа Саратов Ульяновск Пермь 6×6 6×6 6×9 6×6 6×9 6×6 3,0 3,3 3,6 3,6 4,8 3,3 5 5 4 3 4 3 16 АБК Кострома 6×9 3,0 4 17 18 19 Школа ИВЦ Архив Челябинск Оренбург Курск 6×6 6×9 6×6 3,3 4,8 3,6 4 4 4 20 21 22 23 24 25 26 Поликлиника Больница Больница Магазин Библиотека Институт Ресторан Волгоград Тверь Вологда Иваново Котлас Ярославль Смоленск 6×9 6×6 6×6 6×9 6×6 6×9 6×6 3,0 3,3 3,3 3,6 3,3 3,6 3,0 5 5 5 4 3 5 3 27 28 29 30 Столовая Школа Архив Поликлиника Киров Саранск Уральск Волгоград 6×9 6×6 6×6 6×6 3,6 3,3 3,0 3,0 3 4 3 5 Вид пола Мозаичный Керамич. плитки Линолеум Мозаичный Линолеум Керамич. плитки Мозаичный Линолеум Керамич. плитки Линолеум Линолеум Линолеум Мозаичный Мозаичный Керамич. плитки Керамич. плитки Линолеум Мозаичный Керамич. плитки Мозаичный Линолеум Линолеум Мозаичный Линолеум Линолеум Керамич. плитки Мозаичный Мозаичный Линолеум Мозаичный Утеплитель ТолПлотщина, ность мм ρ, кг/м3 110 600 160 600 130 120 400 500 160 120 700 300 130 140 110 600 400 500 150 120 130 120 130 160 550 400 300 400 500 400 180 500 210 200 140 400 500 350 150 150 160 150 110 140 110 300 400 350 500 450 400 500 150 200 220 140 400 300 400 350 19 Контрольные вопросы 1. С какой площади покрытия или перекрытия собирается нагрузка на колонну? 2. В чем заключается особенность определения нормативной снеговой нагрузки? 3. Как определяется коэффициент надежности по нагрузке для постоянных нагрузок? 4. Как определяется коэффициент надежности по нагрузке для временной нагрузки на перекрытие? 5. Как определить постоянную нагрузку от собственного веса ригеля? 6. В каком сечении нагрузка на колонну самая большая? 7. Как определяется полная расчетная нагрузка на ригель? 8. Почему значение γf при определении расчетной нагрузки от веса изоляционных или отделочных слоев зависит от условий изготовления слоя? Какие это условия? 9. Какая нагрузка больше: расчетная или нормативная и почему? 2.4 Практическая работа №4. Расчёт стальной колонны Состав задания 1. Подобрать сечение стальной колонны из прокатного широкополочного двутавра, проверить устойчивость колонны принятого сечения. 2. Выполнить конструирование базы (башмака) и оголовка колонны в соответствии с условием закрепления колонны с перекрытием и фундаментом. Исходные данные принять по таблице 11. Исходные данные Расчётная нагрузка на колонну N = 650 кН Высота этажа Н = 4 м. Класс здания II. Условия закрепления концов элемента: верхний конец закреплён шарнирно, нижнийжёстко. Решение 1. По таблице 5.4 [ 8 ] определяем группу конструкции - 3. Затем по табл. 50 принимаем сталь – С245 с расчётным сопротивлением Rу=240·103 кПа. 2. Расчётная схема колонны Рисунок 4 - Расчётная схема и сечение колонны 20 3. Для данной расчётной схемы расчётная длина колонны l0 определится l0 = μ·l =0,7·4= 2,8 м 4. Задаёмся гибкостью λ =90, по таблице 1 приложение2 определяется коэффициент продольного изгиба φ= 0,601. 4. Требуемая площадь сечения колонны определяется по формуле Aтр = N·γn / (φ·RУ·γc) , (5) где γn - коэффициент безопасности по назначению, для зданий II класса γn= 0,95; γс - коэффициент условия работы, определяется по таблице, для колонн гражданских зданий γс =0,95. Атр = 650·0,95 / (0,601·240·103·0,95) =0,004506 м2 = 45,06см2 5. Требуемый минимальный радиус инерции сечения iтр,м, определится iтр= l0 / λ (6) iтр=2,8 / 90 = 0.031 м = 3,1 см По требуемым значениям площади и радиуса инерции подбирается двутавр с параллельными гранями по ГОСТ26020-83. Принят профиль 23Ш1 с площадью А= 46,08см2 , радиусом инерции ix =9,62 см2, ix =3,67 см2 6. Проверка устойчивости принятого сечения. Наибольшая фактическая гибкость λу = l0 / Iy = 2,8 / 0,0367 =76,3 Коэффициент продольного изгиба в соответствии с гибкостью 76,3 определяется по таблице, φ= 0,677. Для основных колонн предельная гибкость определяется по условию λпр = 180 - 60α, где N 0.5 ARy c (7) 650 0.619 0.5 0.677 0.004608 240000 0.95 λпр = 180 – 60 ∙ 0,619=127 76,3<142 Фактическая гибкость меньше предельной. Проверка устойчивости по формуле N / (φ∙A) ≤ R∙yγc /γn (8) 650 / (0,677∙46,08∙10-4) ≤ 240∙103∙0,95 / 0,95 208∙103 ≤ 240∙103 кПа Условие удовлетворяется, устойчивость обеспечена. Выбор исходных данных по вариантам см. табл.11. Конструирование базы и оголовка выполнить в ортогональных 21 проекциях в соответствии с расчетной схемой. Вид спереди и сверху чертить в проекционной связи. Контрольные вопросы 1. От чего зависит гибкость колонны? 2. Каково назначение базы колонны? 3. В зависимости от каких величин определяется коэффициент продольного изгиба? 4. Каково значение коэффициента μ, если нижний и верхний концы колонны закреплены шарнирно? 5. Почему стальная колонна не проверялась на прочность? 6. Как меняется коэффициент продольного изгиба с увеличением гибкости? 7. Почему для колонн променяют двутавры с параллельными гранями полок и не применяют двутавры по ГОСТ 8239-72*? 8. В каком случае заделку колонны в фундаменте можно считать жесткой? 9. Зачем нужна траверса в базе колонны? 10. Через какой элемент колонна передает нагрузку на фундамент? 11. Каково назначение оголовка колонны? Таблица 11 - Исходные данные к практической работе № 4 Нагрузка Сталь Высота Вариант N, кН этажа Н, м 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 400 425 450 475 500 525 550 575 600 625 675 700 725 750 775 800 610 635 685 710 415 С235 С235 С235 С245 С245 С245 С245 С245 С245 С245 С245 С245 С275 С275 С275 С275 С275 С275 С275 С275 С235 4,8 3,6 6,0 4,0 3,6 4,8 4,0 4,8 6,0 4,2 6,0 4,8 4,2 6,0 4,2 4,8 6,0 6,0 4,8 4,8 3,6 Класс здания I II I II I II I II I II I II I II I II I II I II I Тип расчетной схемы (см. примечание к табл.4) 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 22 Продолжение таблицы 11 Нагрузка Вариант N, кН Сталь Высота этажа Н, м Класс здания С235 4,8 С235 4,8 С245 3,0 С245 4,8 С245 3,6 С245 6,0 С235 4,8 С245 5,0 С245 6,0 Примечание Условия закрепления концов колонны: Схема 1: верхний и нижний концы закреплены шарнирно; Схема 2: верхний –шарнирно, нижний конец - жестко; Схема 3: верхний и нижний концы закреплены жестко. 22 23 24 25 26 27 28 29 30 440 460 510 565 615 635 430 580 570 II I II I II I II I II Тип расчетной схемы (см. примечание к таблице) 1 2 3 1 2 3 1 2 3 2.5 Практическая работа №5. Расчёт деревянной стойки Состав работы Выполнить расчет деревянной стойки по одному из вариантов: - проверить прочность и устойчивость деревянной стойки; - определить несущую способность деревянной стойки. Исходные данные к работе принять по карточкам-заданиям. Пример 1 - Проверить прочность и устойчивость деревянной стойки Исходные данные Сечение стойки b×h=130×150мм. Продольное усилие N = 200кН Высота этажа Н = 3,2 м Материал - дуб 1 сорт. Класс здания - II. Сечение ослаблено двумя отверстиями под болты диаметром 16 мм (см. рис.5) верхний конец стойки закреплён шарнирно, нижний - жёстко. Решение Расчётное сопротивление древесины сжатию Rс = 15·103 1,3 = 19,5 кПа, где 1,3 – коэффициент mп для дуба. 23 Рисунок 5 - Расчётная схема и сечение стойки Площадь нетто (за вычетом ослаблений) Ап = b(h - 2d) =0,13(0,15 - 2·0,016 ) = 0,0153м2 Полная площадь (площадь брутто) A = (b·h) = 0,13·0,15 = 0,0195м2 Проверка прочности по формуле N Rc , An n (9) где γn -коэффициент безопасности по назначению, для зданий второго класса γn =0,95. 13070 < 20500 кПа Условие удовлетворяется, прочность стойки обеспечена. Проверка устойчивости стойки Расчётная площадь сечения зависит от площади ослаблений и их расположения. Ослабления не выходят на кромку элемента. Площадь ослаблений сечения отверстиями Ø16 Аосл = 1,6·13·2 = 41,6 см2 Проверим условие Аосл ≤ 0,25 А 41,6 < 0,25· 195 41,6 < 48,7 см2 Условие удовлетворяется, значит расчётная площадь сечения Арасч = А = 0,0195м2 Минимальный радиус инерции сечения imin ,определится imin =0,289 b = 0,289·0,13 = 0,0375м. Расчётная длина элемента l0 =μ∙H =0,8∙3,2 = 2,56м, где μ - коэффициент, зависящий от условий закрепления концов элемента. 24 Гибкость λ определяется по формуле λ= l0 / Imin = 2,56 / 0,0375 = 68,2 При гибкости λ ≤ 70 коэффициент продольного изгиба φ определяется по формуле φ = 1- а(λ / 100)2 , где а = 0,8 для древесины. φ = 1-0,8(68,2 / 100)2 = 0,63 Проверка устойчивости по формуле R N с Aрасч n (10) 200 19,5 103 0,63 0,0195 0,95 20·103 < 20,5·103 кПа. Условие удовлетворяется, устойчивость обеспечена. Пример 2- Определить несущую способность деревянной стойки из бруса Исходные данные Сечение стойки b×h =15×20см Материал - берёза 2 сорт. Класс здания I Высота стойки Н =3,3 м. Условия закрепления - оба конца шарнирно закреплены (см рис.6 ). Сечение ослаблено двумя боковыми вырезами по 20 мм. Рисунок 6 - Расчётная схема и сечение стойки 25 Решение 1. Расчётные характеристики Расчётное сопротивление древесины Rc = 15·mп·103 =15·1,1·103 = 16,5·103кПа. mп = 1,1 –для березы. Коэффициент надёжности по назначению γп = 1. Площадь нетто Ап , м2 определится по формуле Ап = b(h - 2·a) = 0,15(0,2 - 2·0,02)= 0,024м2 2. Определение несущей способности из условия прочности (см. формулу (9)) N ≤ Rc ∙An / γn N ≤ 16,5∙103∙0,024 / 1 = 396 кН. 3. Определение несущей способности из условия устойчивости N ≤ φ∙Rc ∙Aрасч / γn , где Aрасч - расчётная площадь сечения. Ослабления сечения выходят на кромку элемента, поэтому принимаем Aрасч = An = 0.024 м2 Расчётная длина колонны l0 = μ∙l = 1∙3.3 = 3.3 м. Минимальный радиус инерции сечения imin =0,289 b = 0,289·0,15 = 0,043м. Гибкость λ определяется по формуле λ= l0 / imin = 3.3/ 0,043 = 76,7 При гибкости λ > 70 коэффициент продольного изгиба φ определяется по формуле φ =В /λ2, где В = 3000 для древесины. φ = 3000 / 76,7 =0,51 Несущая способность из условия устойчивости (см. формулу (9)) определяется N ≤ φ∙Rc ∙Aрасч / γn , N ≤ 0,51∙16,5∙103 ∙ 0,024 / 1 = 201,96кН. Из двух условий принимаем минимальное значение. Несущая способность N = 201,96 кН. Исходные данные к практической работе №5 выдаются по карточкам - заданиям. Контрольные вопросы 1. Какие сорта древесины рационально использовать для сжатых элементов? 2. Какой расчет можно не производить, если ослаблений нет? 3. От чего зависит коэффициент продольного изгиба? 4. Как определить коэффициент продольного изгиба, если гибкость λ =73? 26 5. Как определяется расчетная площадь сечения, если ослабления выходят на кромку элемента? , .. не выходят на кромку элемента? 6. Чему равна расчетная площадь сечения, если ослаблений нет? 7. От чего зависит расчетное сопротивление древесины сжатию вдоль волокон? Карточки - задания на практическую работу №5 Расчет деревянной стойки Определить несущую способность стойки сечением 13×15см. l =2,8м. Материалсосна 2сорт Проверить прочность и устойчивость стойки сечением 13×15см. Материал- сосна 1сорт l= 3м. N =160кН. 150 Проверить прочность и устойчивость стойки сечением 15×20см, материалсосна 1сорт l= 3м. N =210кН. 200 2 выреза по 20мм Класс здания II 2 выреза по 28мм Класс здания II 2отв Ø16 1 Класс здания II Определить несущую способность стойки сечением 13×18см. l =3,0м. Материалсосна 1сорт 2 Определить несущую способность стойки сечением 13×18см. l =3,0м. Материалсосна 1сорт 180 3 Проверить прочность и устойчивость стойки сечением 15×18см, материалсосна 1сорт l= 2,83м. N =240кН 2отв Ø20 2отв Ø18 Класс здания II 4 Определить несущую способность стойки сечением 13×20см. l =2,8м. Материалсосна 1сорт 200 2 выреза по 30мм Класс здания II Класс здания I 6 5 Определить несущую способность стойки сечением 15×20см. l =2,8м. Материалсосна 2сорт Определить несущую способность стойки сечением 15×18см. l =3,0м. Материал- сосна 1сорт 2отв Ø16 2отв Ø20 200 Класс здания II 2 выреза по 25мм Класс здания I 180 Класс здания III 8 7 9 27 Проверить прочность и устойчивость стойки сечением 15×20см. Материал- сосна 1сорт l= 3,6м. N =210кН. Определить несущую способность стойки сечением 15×18см. l =3,0м. Материалсосна 2сорт 180 Проверить прочность и устойчивость стойки сечением 15×18см. Материал- сосна 1сорт l= 2,8м. N =230кН. 200 2отв Ø16 2 выреза по 25мм Класс здания I 2 выреза по 20мм Класс здания I 10 180 Класс здания II 12 11 Определить несущую способность стойки сечением 13×18см. l =2,8м. Материалсосна 1сорт 180 Определить несущую способность стойки сечением 18×20см. материал- сосна 1сорт l= 2,5м.. 200 Проверить прочность и устойчивость стойки сечением 13×15см. Материал- сосна 1сорт l= 2,6м. N =190кН. 2отв Ø18 2 выреза по 25мм Класс здания II выреза по 30мм Класс здания III 3 13 Проверить прочность и устойчивость стойки сечением 15×20см. Материал- сосна 1сорт l= 2,4м. N =280кН. 14 Определить несущую способность стойки сечением 13×20см. l =2,8м. Материалсосна 2сорт 200 150 15 Определить несущую способность стойки сечением 13×20см. l =3,0м. Материал- сосна 2 сорт 2отв Ø22 200 Класс здания III 2отв Ø20 Класс здания III 16 2 выреза по 20мм Класс здания I 200 Класс здания II 17 Проверить прочность и устойчивость стойки сечением 18×22см. Материал- сосна 1сорт l= 2,8м. N =380кН. 220 18 Проверить прочность и устойчивость стойки сечением 13×20см. Материал- сосна 2сорт l= 2,6м. N =250кН. Определить несущую способность стойки сечением 15×18см. l =2,8м. Материал- сосна 1сорт 180 2отв Ø18 2 выреза по 30мм Класс здания II 2 выреза по 25мм Класс здания III 200 Класс здания II 19 20 21 28 Определить несущую Определить несущую способность стойки сечением способность стойки сечением 18×20см. l =3,0м. Материал18×22см. l =3,6м. Материал- сосна 2сорт 2отв Ø22 сосна 2сорт 220 Проверить прочность и устойчивость стойки сечением 18×20см. Материал- сосна 2сорт l= 3м. N =240кН. 200 200 Класс здания III 2 выреза по 30мм Класс здания I 23 2 выреза по 22мм Класс здания I 22 Проверить прочность и устойчивость стойки сечением 18×22см. Материал- сосна 1сорт l= 3м. N =340кН. 220 24 Определить несущую способность стойки сечением 15×22см. l =3,2м. Материалсосна 1сорт 2отв Ø25 220 2 выреза по 30мм Класс здания II 2 выреза по 20мм Класс здания II 26 25 Проверить прочность и устойчивость стойки сечением 15×20см. Материал- сосна 1сорт l= 2.8м. N =245кН. 200 Определить несущую способность стойки сечением 15×22см. l =3,6м. Материал- сосна 1сорт 220 Определить несущую способность стойки сечением 15×22см. l =3,3м. Материалсосна 2сорт Класс здания I 27 Проверить прочность и устойчивость стойки сечением 13×15см. Материал- сосна 1сорт l= 3,2м. N =180кН. 2отв Ø18 2отв Ø12 220 2 выреза по 20мм 150 Класс здания III Класс здания II Класс здания II 28 29 30 29 Определить несущую способность стойки сечением 15×18см. l =2,8м. Материалсосна 1сорт 180 Проверить прочность и устойчивость стойки сечением 13×18см. Материал- сосна 2сорт l= 2,8м. N =160кН. Определить несущую способность стойки сечением 15×20см. l =3,3м. Материал- сосна 1сорт 200 2отв Ø114 2 выреза по 25мм 2 выреза по 30мм 180 Класс здания III Класс здания II Класс здания I 32 31 2.6 Практическая работа № 6. Расчёт железобетонной 33 колонны Состав работы. 1.Рассчитать сборную железобетонную колонну квадратного сечения: - расчет и подбор продольной рабочей арматуры; - проверка несущей способности колонны; - подбор поперечной арматуры. 2. Начертить схему армирования колонны. Исходные данные принять по таблице 12. Пример расчета Расчетная нагрузка: - длительная Nl = 1340 кН - полная N =2390 кН Расчетная длина колонны l0 =6,8 м Сечение колонны b×h = 400×400 мм Бетон класса В 30 Арматура класса А 400 – продольная Поперечную арматуру принять класса А240 Класс здания I. Порядок расчета 1.Расчетные характеристики материалов Rb =17,0·0.9 = 15,3 МПа = 15300 кПа Rsc =355 МПа =3550000 кПа 2.Сечение колонны А = 0,42 = 0,16 м2 30 3.Полная расчетная нагрузка N = 2390 кН 4.Принимаем коэффициент армирования µ =0,01 5.Определяются отношения: Nl / N =1340 / 2390 = 0.56 l0 / h =6,8 / 0.4 = 17. В зависимости от этих отношений определяются значения коэффициентов φb и φж таблице 4.3 [14] . φb = 0,762, φж =0,816 6. α= μ·Rsc / Rb (11) α =0.01·355 /15,3 = 0.24 7.Коэффициент продольного изгиба φ = φb + 2(φж - φb) α ≤ φж (12) φ= 0.762 + 2(0.816 – 0.762)0.24 = 0.788<0,816 8.Площадь рабочей арматуры As + As′ = (Nγn / φ - Rb·A) /Rsc (13) As + As′ = (2390∙1 /0.788- 15300·0.16) / 355000 = 0.0016м2 = 16,0 см2 По сортаменту арматурной стали принято 6 Ø20 А400 As =18.84 см2 9. Уточнение коэффициентов Коэффициент армирования μ = 18,84 / 1600 = 0.0117, процент армирования - 100·μ= 100·0,0117 = 1.17 % < 3 % Значение α по формуле (10) α = 0,0117·365 /15.3 = 0.279 Коэффициент продольного изгиба по формуле (11) φ = 0.762 +2(0.816 – 0.762)∙0.279 = 0.792< φж = 0,816 10. Проверка .несущей способности сечения по формуле N ≤ m∙φ(Rb A +Rsc (As+As′ )) (14) 2390 ≤ 1∙0.792(15300·0.16 +355000 ∙0.001884) 2390 кН < 2483 кН, условие удовлетворяется, несущая способность обеспечена. Запас несущей способности 1007,7 970 100 3,9 % 970 11. Подбор поперечной арматуры Диаметр поперечных стержней принимается из условия технологии сварки из условия d2 ≥0.25d1, где d1 – диаметр продольной арматуры. 31 d2 =0.25·20=5мм. В соответствии с сортаментом арматурной стали поперечная арматура принята: Ø 6, класс арматуры – А240 Шаг поперечной арматуры принимается из условия S ≤ 15 d = 15·20 = 300 мм < 500 мм . Принято S = 300 мм Ø 6 А240 Рисунок 7 - Схема армирования колонны Выбор исходных данных для практической работы № 6 см. таблицу 12. Контрольные вопросы 1. Где располагается рабочая арматура в колонне? 1. На что работает продольная арматура? 2. Как обеспечить устойчивость продольных рабочих стержней? 3. Каково назначение поперечной арматуры? 4. От чего зависит диаметр поперечной арматуры? 5. Как принимается шаг поперечной арматуры в колонне? 6. От чего зависит величина защитного слоя бетона? 7. Можно ли принять шаг поперечной арматуры 600мм? 8. Можно ли принять шаг поперечной арматуры 325мм? 9. Можно ли принять диаметр продольной рабочей арматуры в колонне 12мм? 32 10. Сколько продольных рабочих стержней можно устанавливать на стороне сечения колонны? Таблица 12 - Исходные данные к практической работе № 6 ВариДлительная Полная наСечение коРасчётная ант нагрузка, N, кН грузка, N, кН лонны, b×h,м длина, l0,м 1 2 3 4 5 1 750 1500 0,3×0,3 3,9 2 650 1300 0,3×0,3 3.3 3 900 1800 0,4×0,4 4,0 4 1200 2400 0,4×0,4 4,8 5 800 1600 0,3×0,3 3,6 6 700 1400 0,3×0,3 4,2 7 1300 2600 0,4×0,4 5,6 8 1100 2200 0,4×0,4 4,8 9 750 1500 0,3×0,3 3,9 10 700 1400 0,3×0,3 3,0 11 1250 2500 0,4×0,4 4,0 12 1100 2200 0,4×0,4 4,8 13 600 1200 0,3×0,3 3,0 14 650 1300 0,3×0,3 3,3 15 900 1800 0,4×0,4 4,0 16 1200 2400 0,4×0,4 4,8 17 800 1600 0,3×0,3 3,6 18 700 1400 0,3×0,3 4,2 19 1300 2600 0,4×0,4 5,6 20 1100 2200 0,4×0,4 4,8 21 750 1500 0,3×0,3 3,6 22 700 1400 0,3×0,3 3,0 23 1200 2500 0,4×0,4 4,0 24 110 2200 0,4×0,4 4,8 25 600 1200 0,3×0,3 3,0 26 900 1800 0,4×0,4 4,0 27 800 1600 0,3×0,3 3,6 28 700 1400 0,3×0,3 4,2 29 1300 2600 0,4×0,4 5,6 30 1100 2200 0,4×0,4 4,8 Класс бетона 6 В25 В25 В20 В25 В30 В20 В30 В20 В25 В25 В25 В20 В20 В25 В20 В25 В30 В20 В30 В20 В25 В25 В25 В20 В20 В20 В30 В20 В30 В20 Класс арматуры 7 А 300 А 300 А 400 А 300 А 300 А 300 А 400 А 300 А 300 А 400 А 300 А 400 А 400 А 300 А 400 А 300 А 300 А 300 А 400 А 300 А 300 А 400 А 300 А 400 А 400 А 400 А 300 А 300 А 400 А 300 2.7 Практическая работа №7. Расчёт армированного кирпичного столба Проверить несущую способность центрально загруженного кирпичного столба, армированного сетками. Исходные данные принять по таблице 13. Пример расчета Исходные данные Сечение столба b×h = 51×51см Кирпич глиняный пластического прессования М 100 Раствор М 75 Расчётная высота столба l0 =H = 5,4 м. 33 Продольная сила N =500 кН. Сетка с квадратными ячейками, с=6 см. Шаг сеток - 2 ряда кладки. Арматура сеток - Ø 4 Вр - I Класс здания - II Решение 1. Определение расчётных характеристик. Площадь сечения А = 0,51·0,51 = 0,26 м2 < 0,3 м2, следовательно принимаем коэффициент γс=0,8(п. 6.12 а) СП 15.13330.2012). Расчётное сопротивление неармированной кладки R = γс·1,7 =0,8 ·1,7 =1,36 мПа =1,36·103кПа Коэффициент mg = 1, так как сторона сечения столба 51 см > 30 см. Расчётное сопротивление арматуры Rs = 0,6·365 Мпа = 219·103кПа, где 365 МПа - расчётное сопротивление арматуры, определяемое по СНиП 2.03.01-84*. Нормативное сопротивление арматуры Rsп= 330·103кПа. Коэффициент надёжности по назначению γп =0,95. Площадь сечения арматуры Аst = 0,126 см2. Упругая характеристика неармированной кладки α = 1000 (табл. 16 СП 15.13330.2012 ) 2. Щаг сеток S при постановке их через два ряда и высоте кирпича 65 мм определится S =65·2+10+14 = 154 мм= 15,4см 3. Определение процента армирования кладки μ = 2· Аst·100 / (с· S), где Аst – площадь сечения одного стержня сетки, (15) см2, определяется по сортаменту арматурной стали; с- шаг стержней в сетке, см; μ = 2·0,126·100 / (6·15,4)= 0,273% 4. Определение коэффициента продольного изгиба. Гибкость столба λ = l0 / h = 540 / 51 =10,6 (16) Упругая характеристика армированной кладки 34 αsk = α·Ru / Rsku , (17) где Ru и Rsku - средний предел прочности соответственно неармированной и армированной кладки, кПа. Ru = к R = 2·1,36 = 2,72 Мпа=2720 кПа. Rsku = к R+ 2·μ· Rsп /100 = 2720+2·0,273·330·103 / 100= 4520 кПа. αsk =1000·2720 / 4520 = 602 По таблице 19 СП 15.13330.2012 в зависимости от гибкости λ = 10,6 и упругой характеристики армированной кладки αsk =602, определяем коэффициент продольного изгиба φ=0,79. 2 Rs 2R 100 Определяем расчётное сопротивление армированной кладки Rsk, кПа, по формуле Rsk R Rsk =1,36·103+2·0,273·219·3 / 100 =2,56·103 кПа < 2R =2·1,36·103 = 2,72·3 кПа Определение несущей способности столба 4. N = mg φRsk A/ γn (19) N = 1·0,79·2,56·103·0,26 / 0,95=553,5 кН >500кН, следовательно несущая способность обеспечена. Исходные данные к практической работе см. табл. 13. Контрольные вопросы 1. Для чего нужны сетки в кладке? 2. С каким шагом можно устанавливать сетки в кладке? 3. Какие классы арматуры применяют для изготовления сеток? 4. Какие размеры ячейки (шаг стержней) используют при изготовлении сеток? 5. Что такое сетка-зигзаг, особенности её установки. 6. На что работают стержни сеток в кладке? 7. Что нужно изменить в кладке, если её несущая способность не обеспечена? 8. Почему размеры сетки для армирования столба больше размеров сечения столба? 9. Можно ли поставить сетки в кладке из силикатного кирпича через пять рядов? Таблица 13 - Исходные данные к ПР №7 - Расчёт армированного кирпичного столба Вариант Сечение столба b×h, см Марка кирпича Марка раствора 1 2 3 4 5 38×38 38×51 51×51 51×64 51×64 М 100 М125 М 150 М100 М 125 М50 М50 М75 М75 М75 Расчётная длина l0,м 3,6 3,6 4,8 5,0 5,0 Шаг Размер Ø и класс сеток S, ячейки, с, арматуры рядов см кладки 3 5 Ø3 Вр- I 2 5 Ø5 Вр- I 3 7 Ø4 Вр- I 3 8 Ø5 Вр- I 4 7 Ø4 Вр- I Класс здания II I II I II 35 Продолжение таблицы 13 Вари- Сечение Марка ант столба кирпича b×h, см 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 38×38 38×51 51×51 51×64 51×64 38×38 38×51 51×51 51×64 51×64 38×38 38×51 51×51 51×64 51×64 38×38 38×51 51×51 51×64 51×64 38×51 51×51 51×64 51×64 51×51 М150 М 100 М100 М125 М150 М125 М125 М125 М100 М100 М125 М200 М150 М125 М150 М200 М150 М125 М100 М125 М150 М200 М100 М150 М200 Марка раствора М75 М75 М50 М75 М75 М50 М75 М75 М75 М50 М75 М75 М50 М50 М75 М75 М75 М50 М75 М50 М75 М75 М50 М50 М75 Расчётная длина l0,м 4,8 4,0 6,0 6,0 6,0 4,0 4,2 5,0 6,0 6,0 4,2 4,8 6,0 5,2 6,2 4,8 4,2 6,2 5,6 6,0 4,6 5,6 4,0 5,0 4,8 Шаг Размер Ø и класс сеток S, ячейки, с, арматуры рядов см кладки 3 6 Ø3 Вр- I 3 7 Ø5 Вр- I 2 5 Ø4 Вр- I 4 6 Ø5 Вр- I 3 6 Ø5 Вр- I 2 7 Ø5 Вр- I 3 5 Ø3 Вр- I 4 8 Ø4 Вр- I 2 6 Ø3 Вр- I 3 8 Ø3 Вр- I 2 5 Ø5 Вр- I 3 9 Ø5 Вр- I 2 7 Ø3 Вр- I 4 5 Ø4 Вр- I 2 7 Ø5 Вр- I 3 7 Ø4 Вр- I 2 8 Ø5 Вр- I 3 5 Ø4 Вр- I 3 5 Ø5 Вр- I 3 6 Ø4 Вр- I 3 7 Ø4 Вр- I 2 9 Ø5 Вр- I 2 5 Ø5 Вр- I 3 6 Ø4 Вр- I 3 6 Ø5 Вр- I Класс здания I II I II I II I II I II I II I II I II I II I II I II I II I 2.8 Практическая работа № 8. Подбор сечения прокатной балки Состав работы По данным таблицы 14 подобрать сечение стальной прокатной балки из двутавра по ГОСТ 8239 – 72*. Выполнить расчет на жесткость. Выполнить чертеж стыка второстепенной балки с главной. Расчетная схема прокатной балки- однопролетная свободно опертая балка, загруженная равномерно распределенной нагрузкой. 36 Рисунок 8 –Расчетная схема балки Порядок расчёта 1. Расчётный изгибающий момент М, кН м, определяется по формуле М q l2 8 ( 20) 2. Определяется требуемый момент сопротивления сечения балки W, м3 по формуле M n , c1 R y c где М – расчётный изгибающий момент, кН∙м; W 21 Ry – расчётное сопротивление стали, кПа; γс - коэффициент условия работы; с1 – коэффициент, учитывающий развитие пластических деформаций, с1=1,1, если σу< 580 Мпа. 3. По сортаменту принимается номер двутавра, выписываются его геометрические характеристики: h, Wx, Ix. 4. По табл. 11, приложения Б определяется предельный прогиб балки 1/п0., который зависит от назначения балки. 5. Проверяется минимальная высота балки из условия жёсткости. Минимальная высота балки из условия жёсткости определяется по формуле hmin=(l·n0 /4800) (1 / γf) (22) где γf – коэффициент надёжности по нагрузке, принимается 1,2. 6. Проверяется условие 37 h>hmin Если условие не удовлетворяется , то необходимо увеличить номер профиля. 7. Проверка прочности принятого сечения профиля М RУ C / n С1 WX 8. Проверка жесткости (23) f / l = 1 / n0 , (24) где 1 / n0 - предельная величина прогиба, см . Величина относительного прогиба ƒ⁄ l определяется по формуле ƒ⁄ l =(5 / 384) · (qn· l3) / (E · JX), (25) где qn – нормативная нагрузка на балку, кН / м; qn = q / γf . Назначение балки – второстепенная балка между этажного перекрытия. Пример расчёта прокатной балки Подобрать сечение прокатной балки из стали марки ВСт 3кп 2-1 ТУ14–1-3023-80. Пролёт балки l=6,0м. Класс здания – II. Расчётная нагрузка на балку q=17 кН / м. Коэффициент надежности по нагрузке γf = 1,2. Назначение балки – второстепенная балка междуэтажного перекрытия. Балка однопролётная, свободно опертая на главные балки. q=17кН/м М=76,4кН∙м Рисунок 9 - Расчетная схема балки Исходные данные -Расчётное сопротивление стали Rу = 230 Мпа =230∙103 кПа 38 -Коэффициент с1 =1,1, т.к. σу < 580 Мпа - Коэффициент γн =0,95, т.к. класс здания II. - Отношение 1 / п0 = 1 / 250 – для второстепенных балок - Модуль упругости стали Е = 20,6∙103 кПа Порядок расчёта 1. Максимальный изгибающий момент М определяется по формуле (20) М = 17∙ 62 / 8 = 76,4 кН∙м 2. Требуемый момент сопротивления Wтр ,м3, определяется по формуле (21) Wтр = 76.4∙0,95 / (1,1∙230∙103) = 0,000303м3 = 303 см3 3. По сортаменту принимаем двутавр № 27 с характеристиками: выоста балки h=27 см, момент сопротивления Wх = 371 см2, и момент инерции Ix = 5010 см2. 4. Минимальная высота балки определяется по формуле (22) hmin =(600∙250) / (4800 /1,2) = 26,1 см. 26,1 см < 27 см, условие удовлетворяется, значит высота балки принята достаточно. 5. Проверка принятого сечения балки на прочность по формуле (23) 76.4 / (1,1·371·10-6) ≤ 230∙103∙1 ⁄ 0,95 188·103 кПа < 242·103 кПа, условие удовлетворяется, значит прочность обеспечена. 6. Проверка балки на жёсткость по формулам (24), (25) Фактический прогиб от нормативной нагрузки qn = q / γf =17 / 1,2 = 14 кн / м определится по формуле (15) f / l = (5 / 384) ∙ (14∙63) / (20,6∙106 ∙ 5010∙10-8) = 1 /268 Проверяется условие жёсткости по по формуле (24) 1 / 268 < 1 / 250 Условие удовлетворяется, значит жёсткость обеспечена. Исходные данные к работе см. табл. 14. Таблица 14 – Исходные данные к практической работе №8 Расч.нагр. Класс Вариант Пролет l, м q,кН/м здания Марка стали 1 2 3 4 5 6 7 8 4,5 4,8 5,0 5,2 5,4 5,6 5,8 6,0 22 20 21 20 19 18,5 17 16 II I III I II III I II ВСТ3 кп 2 ВСТ3 пс 6 ВСТ3 кп 2-1 ВСТ3 пс 6-1 ВСТ3 пс 6-2 ВСТ3 пс 5-1 ВСТ3Г пс 5-1 ВСТ3 сп 5-2 γf Примеч. 1,15 1,2 1,3 1,15 1,2 1,3 1,15 1,2 39 Продолженин таблицы 14 Вариант Пролет l, м Расч.нагр. q,кН/м 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 4,6 4,9 5,1 5,3 5,5 5,7 5,9 5,8 5,6 4,6 4,7 4,9 5,0 5,5 5,3 5,2 5,0 4,9 4,8 4,7 5,1 5,6 23 22,5 19,5 21,0 18 19 18 20 19 21 23 21 19 19 20 17 18,5 21 22 23 19 16 Класс здания Марка стали γf III I II III I II III II I I II III I II III I II III I I II I ВСТ3Г пс 5-2 ВСТ3 кп 2 ВСТ3 сп 5 ВСТ3 кп 2-1 ВСТ3 пс 6-1 ВСТ3 пс 6-2 ВСТ3Г пс 5-1 ВСТ3 пс 6-1 ВСТ3 пс 6-2 ВСТ3 пс 6-1 ВСТ3 пс 6 ВСТ3 кп 2-1 ВСТ3 кп 2-1 ВСТ3 пс 6-2 ВСТ3 сп 5 ВСТ3 кп 2 ВСТ3Г пс 5-1 ВСТ3 сп 5 ВСТ3 пс 6-1 ВСТ3 сп 5-2 ВСТ3 кп 2-1 ВСТ3Г пс 5-2 1,3 1,15 1,2 1,3 1,15 1,2 1,3 1,2 1,15 1,2 1,15 1,2 1,15 1,2 1,15 1,15 1,2 1,15 1,2 1,2 1,15 1,2 Примеч. Контрольные вопросы 1. По каким предельным состояниям рассчитываются прокатные балки? 2. При соблюдении каких условий в расчет на прочность вводится коэффициент с ? 3. В чем заключается расчет на жесткость? 4. Что учитывает коэффициент с ? 5. Как определяется максимальный изгибающий момент в однопролетной балке, загруженной равномерно распределенной нагрузкой? 6. Почему расчет по касательным напряжениям в прокатной балке не производится? 2.9 Практическая работа № 9. Расчёт деревянной балки Состав работы. Подобрать сечение деревянной балки из бруса. Проверить прочность и жёсткость балки. Исходные данные принять по таблице 15. 40 Рисунок 9 - Расчетная схема балки Исходные данные Нагрузка на 1 м2 покрытия q΄ = 1,8 кН / м2. Пролёт балки l = 3,5м. Шаг балок a =1,4м. Материал - лиственница, 1 сорт. Класс здания - II Расчётная схема балки - однопролетная, загружена равномерно распределённой нагрузкой. Назначение балки - прогон покрытия. Решение Нагрузка от собственного веса балки при ориентировочном размере сечения балки b×h = 0,1×0,2м определится g = b×h ×ρ×γƒ = 0,1×0,2×5,5×1,1 =0,121кН / м Полная расчётная нагрузка на балку с учётом собственного веса q = q'·a+g =1,8·1,4+0,121 = 2,64кН / м Расчётный пролёт балки при опирании 160 мм l0= 3.5 - 0.16 = 3.34м Расчётные усилия М, кН·м и Q, кН определяются по формулам М = q-l2 / 8 М = 2,64·3,342 / 8 = 3,68 кН·м Q = q·l0 / 2 Q = 2,64·3,34 / 2 = 4,41 кН. 41 Расчётное сопротивление древесины изгибу для лиственницы первого сорта при сечении балки 10×20 см определится по таблицам 3 и 4 СНиП II-25-80* Rи = 14·mп =14·1,2Мпа = 16,8·103 кПа. Коэффициент надежности по назначению γп =0,95 (для здания второго класса) Коэффициент условия работы γс = 1. Требуемый момент сопротивления сечения Wтр ,см3, определится по формуле Wтр =М∙γп / (Rи ∙γс) Wтр = 3,68∙0,95 / (16800∙1)= 0,0002081м3 = 208,1 см3 Требуемая высота сечения h, м, определяется по формуле h = √ 6 Wтр / b h = √ 6∙208.1/ 10 = 11.2см2 Принимаем высоту балки h=130 мм. Сечение балки принято 100×130 мм. Момент сопротивления принятого сечения Wx , м3, определяется по формуле Wx = b·h2/ 6 Wx= 0,1·0,132=0,000281м3 Проверка прочности принятого сечения по формуле М / Wx ≤ Rи γc / γn 3,68 / 0,000281 ≤ 16800∙1 / 0,95 13096 кПа < 17684 кПа Условие удовлетворяется, прочность обеспечена. Проверка жёсткости принятого сечения производится по формуле f / l ≤ [ f / l ], где [ f / l ] - предельный прогиб, установленный нормами. Для прогона покрытия он равен 1/ 200 = 0,005 Наибольший прогиб балки f = f0 / k(1+c( h / l)2), где f0 - прогиб балки постоянного сечения, м; k - коэффициент, равный единице для балок постоянного сечения c - коэффициент, принимаемый по таблице 3 приложения 4 СНиП II-25-80* с = 15,4+3,8 = 19,2 Нормативная погонная нагрузка на балку 42 q = qn / γf = 2,64 / 1,2 =2,2 кН / м, где 1,2 средний коэффициент надёжности по нагрузке. Прогиб в балке при равномерно распределённой нагрузке f0 = (5 / 384) ( qn l4) /( E I), где Е = 107 кПа для древесины№ I - момент инерции сечения, м4, определяется по формуле I = b h3 / 12 = 0,1·0,133 / 12 = 0,000141 м3 f0 = (5/384) (2,2·3,344) / (107·0,000141) = 0,0027м f =( 0,0027/ 1)(1+19,2(15/334)2 ) =0,0028 м Проверка жёсткости 0,0028 / 3,4 ≤ 1/200 0,00082< 0,005, условие удовлетворяется, жёсткость обеспечена. Таблица 15 - Исходные данные к практической работе № 9-Расчёт деревянной балки Вари- Нагрузка на ант 1 м2, кН/м2 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 2,1 1,8 1,9 2,0 2,2 2,3 1,9 2,4 2,5 2,1 1,8 1,9 2,0 2,2 2,3 1,9 2,4 2,5 2,2 2,0 2,3 2,5 2,6 2,2 1,9 2,0 2,1 2,2 2,3 2,4 Пролёт l, м Шаг балок а, м 4,6 4,2 3,6 3,8 3,5 3,7 3,9 3,8 3,5 3,7 4,4 3,8 3,9 3,3 4,0 3,7 3,6 3,3 3,6 3,5 3,8 3,6 3,7 4,5 4,3 4,1 4,0 3,6 3,8 4,0 1,3 1,3 1,5 1,3 1,1 1,2 1,3 1,2 1,1 1,2 1,6 1,8 1,4 1,3 1,4 1,6 1,2 1,3 1,2 1,3 1,4 1,2 1,2 1,4 1,7 1,5 1,4 1,6 1,5 1,4 Величина опирания, мм 150 130 140 150 130 140 150 130 150 130 140 150 120 110 130 120 140 110 150 130 150 140 110 140 120 130 140 120 130 140 Материал балки Класс здания Сосна, 2сорт Пихта, 1 сорт Лиственница,1сорт Лиственница,2сорт Ель 2 сорт Вяз 1 сорт Бук 1 сорт Дуб 2 сорт Граб 2сорт Дуб 2сорт Берёза 1 сорт Ясень 2сорт Берёза 1сорт Ольха 1сорт Ясень 2сорт Дуб 2сорт Пихта 1 сорт Пихта 1сорт Бук 2сорт Берёза 2 сорт Клён 2сорт Ольха 1сорт Дуб 2сорт Ясень 2сорт Пихта, 1 сорт Лиственница,1сорт Лиственница,2сорт Ель 2 сорт Вяз 1 сорт I II III I II III I II III I II III I II III I II III I II III I II III I II III I II III 43 Контрольные вопросы 1. От чего зависит расчетное сопротивление древесины изгибу? 2. Какие сорта древесины рационально применять для изгибаемых элементов? 3. Как учитывается в расчете класс здания? 4. Что такое f0 в формуле для определения максимального прогиба? 5. Отчего зависит предельный прогиб, установленный нормами для балок из древесины? 6. По какой формуле определяется момент сопротивления балки прямоугольного сечения, если ослаблений нет? 7. Как производится проверка прочности балок? 8. По какой нагрузке производится расчет деревянных балок на прочность? 2.10 Практическая работа № 10. Расчёт нормальных сечений железобетонных балок таврового сечения Состав работы 1. Выполнить расчет рабочей арматуры в задаче № 1 и № 2. 2. Начертить расчетное сечение и схему армирования к задачам № 1 и 2. Задача 1. Рассчитать площадь рабочей арматуры в балке таврового сечения. Выполнить схему армирования. Исходные данные Изгибающий момент М = 145 кН*м Ширина полки bf´=0,8м. Толщина полки hf´ =0,06м. Высота сечения h =0,45м. Ширина ребра b =0,25м. Бетон тяжёлый класса В 20 Арматура класса А-300 Класс здания II Решение 1. Расчётные характеристики Расчётное сопротивление бетона сжатию Rb =11.5·103·0.9 кПа = 10,35·103кПа Расчётное сопротивление арматуры растяжению Rs =270·103 кПа Коэффициент γп =0,95. 2. Изгибающий момент с учётом коэффициента надёжности по назначению М = 145·0,95 = 137,75 кН·м 44 3. Рабочая высота сечения h0 = h - a =0.45-0.05=0.4 м 4. Коэффициент В0 в предположении, что нейтральная ось проходит в полке В0 = М / (bf΄ h02 Rb ) B0 = 137,75 /(0,8·0,42·10350) = 0,104 По таблице определяем коэффициент ξ = 0,11 5. Высота сжатой зоны бетона х = ξ·h0 =0.11·0.4 = 0,044 м. x ≤ hf′ 0.044 < 0,06 м, следовательно, нейтральная ось проходит в полке. 6. Площадь рабочей арматуры, As , м2, определяется по формуле As = ξ·bf΄·h0 Rb / Rs As = 0,11·0,8·0,4·10,35 / 270 = 13,49·10-4 м2 = 13,49 см2 По сортаменту арматурной стали принимаем стержни Принято 2Ø20 А 300 с Аs =6,28 см2 и 2 Ø22 А 300 с А s=7,60 см2 Итого Аs =13,88 см2 Рисунок 10 –Расчетное сечение Рисунок 11 - Схему армирования Задача 2. Рассчитать площадь рабочей арматуры в балке таврового сечения. Исходные данные М =230кН·м bf΄ =0,6м hf′ =0,08м b =0.2м h =0.5м Бетон класса В20 Арматура класса А400 45 Класс здания II 1. Определение характеристик материалов Rb=11,5∙0,9= 10,35МПа= 10,35∙103кПа. Rs =355000кПа Коэффициент γn для зданий второго класса равен единице. 2. Рабочая высота сечения h0 = h - a =0,5-0,05=0,45 м 3. Определение типа задач Изгибающий момент в балке, когда полка полностью сжата, определяется по формуле М hf′ = Rb bf΄ hf′( h0 - hf΄ /2) М hf′ =10350∙0,6∙0,08(0,45 – 0,008 / 2)=203,7 кН∙м М ≤ М hf′ 203,7 < 230 кН∙м, значит ,нейтральная ось располагается в ребре(второй тип задач). 4.Изгибающий момент Мсв, кН∙м, воспринимаемый сжатыми свесами полки и частью растянутой арматуры, определяется по формуле Мсв = Rb( bf΄ -b) hf′( h0 - hf΄ /2) Мсв =10350∙(0,6-0,2)0,08(0,45-0,08 /2)=135,8 кН∙м 5.Площадь рабочей арматуры А s,св,м2, определяется по формуле А s,св= Rb( bf΄ -b) hf′ / Rs А s,св =10350∙0,08∙(0,6-0,2)/355000= 0,000933м2= 9,33см2 6.Изгибающий момент Мр, кН∙м, определяется по формуле Мр = М – Мсв =230 – 135,8 = 94,2 кН∙м 7.Коэффициент В0 для расчета прямоугольного сечения В0 = Мр /bh02 Rb =94.2 / (0.2∙0.452 ∙10350)=0.225 По таблице определяется коэффициент η=0,87 8.Площадь рабочей арматуры Аsр ,м2, определяется по формуле Аsр =Мр / (ηh0Rs) Аsр =94,2 / (0,87∙0,45∙355∙103)=0,00068м2=6,8см2 Полная площадь рабочей арматуры А s,м2, определится А s = А s,св + Аsр = 9,33+6,8=16,13см2 9. По сортаменту принято 2Ø22 А400 А s =7,6см2 и 2Ø25 А400 А s =9,82см2 с общей площадью 17,42см2(+7%). Рабочая арматура устанавливается в нижней зоне ребра с соблюдением защитного слоя бетона 25мм.Расчетную схему и схему армирования выполнить аналогично рисункам 10, 11 в задаче1. 46 Таблица 16 - Исходные данные к практической работе № 10-Расчёт нормальных сечений железобетонных балок таврового сечения. Задача 1. Вариант М, кН ∙м bf' ,м hf', м h,м b,м Класс Класс бетона арматуры 1 250 0,9 0,08 0,45 0,2 В25 А400 2 160 0,45 0,06 0,55 0,25 В25 А400 3 180 0,7 0,09 0,45 0,2 В30 А400 4 210 0,8 0,11 0,55 0,3 В30 А400 5 235 0,75 0,12 0,6 0,3 В30 А400 6 215 0,7 0,06 0,6 0,3 В20 А300 7 210 0,55 0,13 0,5 0,2 В20 А300 8 210 0,8 0,08 0,5 0,3 В30 А300 9 140 1,2 0,05 0,35 0,25 В30 А400 10 160 1,3 0,05 0,45 0,15 В25 А300 11 195 1,4 0,06 0,4 0,2 В30 А400 12 175 0,6 0,08 0,45 0,3 В25 А300 13 140 1,1 0,05 0,45 0,25 В30 А400 14 190 0,6 0,1 0,5 0,2 В25 А300 15 210 0,6 0,12 0,5 0,2 В20 А300 16 150 0,65 0,1 0,5 0,2 В20 А400 17 194 0,6 0,12 0,5 0,25 В25 А300 18 200 0,6 0,11 0,5 0,25 В25 А300 19 165 0,6 0,01 0,5 0,25 В25 А400 20 150 1,1 0,05 0,45 0,25 В25 А400 21 195 0,55 0,13 0,45 0,2 В25 А300 22 230 0,8 0,1 0,45 0,3 В25 А300 23 145 0,7 0,09 0,5 0,3 В25 А400 24 215 0,6 0,12 0,5 0,25 В25 А300 25 230 0,75 0,13 0,6 0,35 В30 А400 26 150 102 0,06 0,5 0,15 В20 А400 27 190 0,65 0,11 0,5 0,2 В25 А300 28 210 0,8 0,05 0,55 0,3 В20 А300 29 240 0,9 0,07 0,5 0,3 В30 А300 30 160 1,2 0,06 0,45 0,3 В20 А300 Примечание - Класс здания в задаче 1 принять I. 47 Таблица 17 - Исходные данные к практической работе № 10-Расчёт нормальных сечений железобетонных балок таврового сечения. Задача 2. Вариант М, кН ∙м bf' ,м hf', м h,м b,м Класс Класс бетона арматуры 1 200 0,6 0,05 0,45 0,2 В20 А400 2 280 0,70 0,06 0,6 0,3 В20 А300 3 255 0,65 0,08 0,45 0,25 В20 А400 4 235 0,45 0,04 0,55 0,25 В25 А300 5 200 0,6 0,05 0,45 0,3 В20 А400 6 215 0,45 0,06 0,55 0,25 В25 А400 7 240 1,2 0,04 0,35 0,25 В30 А400 8 300 0,9 0,05 0,5 0,25 В25 А400 9 230 0,8 0,05 0,45 0,15 В25 А300 10 237 1,2 0,04 0,4 0,2 В20 А400 11 210 0,6 0,06 0,45 0,15 В20 А300 12 190 0,8 0,06 0,4 0,25 В20 А300 13 215 0,8 0,05 0,45 0,2 В20 А300 14 205 0,55 0,05 0,4 0,2 В30 А400 15 209 1,2 0,04 0,4 0,2 В20 А400 16 280 0,9 0,05 0,5 0,4 В25 А300 17 240 0,55 0,05 0,4 0,2 В30 А400 18 215 0,55 0,05 0,4 0,2 В30 А300 19 285 0,75 0,04 0,6 0,35 В30 А400 20 227 0,8 0,04 0,45 0,2 В25 А300 21 215 1,1 0,04 0,4 0,25 В20 А400 22 200 0,8 0,05 0,45 0,25 В20 А400 23 260 0,9 0,05 0,5 0,4 В25 А300 24 235 0,5 0,06 0,55 0,2 В30 А400 25 255 0,65 0,07 0,45 0,3 В20 А300 26 235 101 0,04 0,4 0,26 В25 А400 27 217 0,55 0,06 0,45 0,25 В30 А400 28 215 0,6 0,05 0,4 0,25 В30 А400 29 310 0,75 0,06 0,55 0,3 В25 А400 30 245 0,8 0,04 0,5 0,25 В25 А400 Примечание - Класс здания в задаче 2 принять II. 48 Контрольные вопросы 1. В чем преимущества тавровых сечений перед прямоугольными? 2. Приведите пример конструкции таврового сечения. 3. Как обозначается высота сжатой зоны бетона? 4. Какой размер сечения балки называется «рабочая высота сечения»- h0 ? 5. Как рассчитывается тавровое сечение, если нейтральная ось располагается в полке? 6. Что такое hf′ ? 7. От чего зависит коэффициент ξ ? 8. Где располагается рабочая арматура в сечении, на что работает? 9. Подберите рабочую арматуру по требуемой площади А s =10,9см2; 10. Подберите рабочую арматуру по площади А s =7,1см2 2.11 Практическая работа №11. Расчет балки таврового сечения Состав работы 1. Выполнить расчет нормального сечения балки 2. Выполнить расчет наклонного сечения балки. 3. Начертить схему армирования балки Исходные данные Ширина полки bf´=600мм ́ Высота полки hf́´=120мм ́ Высота сечения h =550мм Ширина ребра b=200мм Пролет балки l=5,7м Погонная нагрузка на балку q=33.7кН/м Бетон класса В20 Арматура класса А300 - продольная рабочая А240 - поперечная Балка свободно опирается на стену, величина опирания – а = 300 мм Класс здания II 1 Расчетные характеристики материалов Расчетное сопротивление бетона сжатию Rb=γb1*11,5*10³ кПа=0,9*11,5*10³ кПа = 10350 кПа Расчетное сопротивление бетона растяжению Rbt=γb1*0,9мПа=0,9*0,9*10³ кПа = 810 кПа Расчетное сопротивление продольной арматуры растяжению для класса А300 49 Rs=355*10³ кПа Расчетное сопротивление растяжению для поперечной арматуры класса А240 Rsw=170*10³ кПа Модуль упругости арматуры Es=20*10³ мПа (для всех классов арматуры). Модуль упругости бетона Eb=24*10³ мПа Класс здания – II, γn=0.95 2 Расчетная схема балки Балка работает как однопролетная, свободно опертая на стены, загружена равномерно распределенной нагрузкой q=33.7 кН/м. Расчетный пролет l0 =l – а = 5,7-0,3 = 5,4 м Расчетный изгибающий момент М, кН*м определяется по формуле М =ql2/8 =33,7*5,4 2/8 =122,84 кН*м Расчетная поперечная сила Q=ql/2 =33.7*5.4/2 = 91,0 кН 3 Расчет нормального сечения балки Расчет ведется по максимальному изгибающему моменту c учетом коэффициента надежности по назначению γn=0.95 М=122,84*0,95 = 116,7 кН*м Рабочая высота сечения h0=h-a=0,5-0,05=0,45м В0=М*γn/bf´*h0²*Rb; где, γn- коэффициент надежности по назначению; bf´- ширина полки, м; Rb- расчетное сопротивление бетона сжатию, кПа; В0=116,7*1/0,6*0,5²*10350 = 0,075 формула 12.9[3] По табл. 12.1 [3]определяем ξ=0,078 Высота сжатой зоны бетона Х=ξ*h0=0,078*0,5 = 0,039 м<hf = 0,12 м Нейтральная ось располагается в сжатой полке. Сечение рассчитывается как прямоугольное шириной bf´= 0,6 м. Площадь рабочей арматуры As=ξ*bf*h0*Rb/Rs; 50 As=0,078*0,6*0,5*10,35/270 = 0,000897*10 4 м² = 8,9 см² Принято 2Ø16 А300 As = 4,02 см² 2Ø18 А300 As = 5,09 см² Итого As = 9,11 см2 (+2%) 4 Расчет наклонного сечения Расчет ведется по поперечной силе Q=91 кН. С учетом коэффициента γn=0.95 поперечная сила Q=91*0,95 = 86,45 кН. В наклонной трещине работают на растяжение поперечные стержни. Диаметр поперечной арматуры принимается из условия сварки стержней по условию: d2≥0,25d1= 0,25*18 = 4,5 мм. Принимаем минимальный диаметр арматуры класса А240 – Ø6 мм. Аsw = 0.57 см2 Проверка условия Q≤φb3*b*h0*Rbt, где φb3 =0,6 п. 3.31 [2] 86,45 кН ≤ 0,6*0,2*0,5*810 кН 86,45 кН ≤ 48,6 кН Условие не удовлетворяется, значит поперечная арматура требуется по расчету. Коэффициент φf, учитывающий влияние сжатых полок в тавровых сечениях, определяется по формуле φf=0,75*(bf-b)*hf/b*h0<0,5, где bf принимается не более b+3hf´= 0,2 + 3*0,12 = 0,56 м ширина полки bf´= 0,6 м>0,56 м. Принято bf´ = 0,56 м φf=0,75*(0,56-0,2)*0,12/0,2*0,5 = 0,324<0,5 Погонное усилие , воспринимаемое поперечной арматурой qsw=Q²/4*φb2*(1+φf)*b*h0²*Rbt; qsw=86,45²/4*2*(1+0,324)*0,2*0,5²*810 = 17,42 кН/м qsw≤φb3*(1+φf)*Rbt*b/2=0,6*1,324*810*0,2/2 = 64,35 кН/м>17,42 кН/м. К расчету принимаем qsw=64,35 кН/м Шаг поперечных стержней S,м., определяется из трех условий: - S≤Rsw*Asw/qsw; S≤170*10³*0,57*10-4 /64,35=0,15 м - S≤Smax=1,5*b*h0²*Rbt*(1+φf)/Q; S≤Smax=1,5*0,2*0,5²*810*(1+0,324)/86,45 = 0,93 м - При h> 450 мм S≤ h/3 = 550/3 = 183 мм = 0,18 м 51 Шаг принимается минимальным из трех условий и кратный 5 см. Принято S=150 мм- в крайних четвертях пролета на участке l/4 =5,7/4 =1,42 м В середине пролета шаг поперечных стержней принимается конструктивно из условия S≤3/4*h=3/4*550 = 412 мм и не более 500 мм. Принято S=400 мм 5 Проверка прочности сжатой зоны бетона между наклонными трещинами Q≤0,3*φb1*φw1*b*h0*Rb формула 72[2], φb1= 1-β*Rb; φb1= 1 - 0,01*10,35 = 0,896 β=0,01 – для тяжелого бетона φw1=1+5α*μw1 – формула 73[2] α=Es/Eb; α=20*10 /24*10³=8,3 μw1=Asw/b*S; μw1=0,57/20*15=0,0019 φw1= 1 + 5*8,3*0,0019 = 1,0079 86,45 кН<0,3*0,896*1,0079*0,2*0,5*10350 кН 86,45 кН<280,4 кН Условие удовлетворяется, значит, прочность сжатой зоны бетона между наклонными трещинами обеспечена. Схема армирования изображена на рисунке 12 Рисунок 12 - Схема армирования балки Таблица 18– Исходные данные к практической работе № 11 Вариант bf, м hf, м b, м h, м q, l. м Бетон Армат. Класс Велич. кН/м класса класса здания опир.мм 1 0,55 0,2 0,2 0,45 28,0 5,8 B20 А300 I 200 2 0,6 0,15 0,2 0,5 29,0 5,9 B25 А400 II 250 52 Продолжение таблицы 18 Вариант bf, м hf, м b, м 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 0,45 0,5 0,55 0,6 0,65 0,55 0,55 0,45 0,55 0,5 0,5 0,5 0,55 0,65 0,7 0,65 0,55 0,5 0,55 0,55 0,65 0,55 0,65 0,5 0,55 0,5 0,55 0,5 0,2 0,15 0,15 0,15 0,2 0,25 0,15 0,2 0,2 0,15 0,15 0,25 0,25 0,2 0,25 0,2 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,2 0,25 0,2 0,25 0,3 0,25 0,25 0,2 0,2 0,2 0,3 0,2 0,25 0,3 0,25 0,3 0,3 0,2 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,2 0,3 0,2 0,3 h, м 0,55 0,55 0,5 0,6 0,55 0,6 0,5 0,55 0,45 0,55 0,55 0,6 0,55 0,55 0,6 0,55 0,6 0,6 0,55 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,55 0,6 0,55 0,6 q, кН/м 30,0 32,0 28,5 29,5 30,5 31,5 32,0 27,0 27,5 30,5 31,0 33,0 32,5 33,5 34,0 34,5 30,0 31,5 31,0 32,0 33,0 31,6 32,0 33,0 29,5 28,5 29,5 30,0 l. м 6,0 6,1 6,2 6,3 5,8 5,9 6,0 6,1 6,2 6,3 5,8 5,9 6,0 6,1 6,2 6,3 5,8 5,9 6,0 6,1 6,2 6,3 5,8 5,9 6,0 6,1 6,2 6,3 Бетон Армат. Класс Велич. класса класса здания опир.мм B30 А300 I 300 B20 А400 II 200 B25 А300 I 250 B30 А400 II 300 B20 А300 I 200 B25 А400 II 250 B30 А300 I 300 B20 А400 II 200 B25 А300 I 250 B30 А400 II 300 B20 А300 I 200 B25 А400 II 250 B30 А300 I 300 B20 А400 II 200 B25 А300 I 250 B30 А400 II 300 B20 А300 I 200 B25 А400 II 250 B30 А300 I 300 B20 А400 II 200 B25 А300 I 250 B30 А400 II 300 B20 А300 I 200 B25 А400 II 250 B30 А300 I 300 B20 А400 II 200 B25 А300 I 250 B30 А400 II 300 Контрольные вопросы 1. По какому усилию рассчитывается нормальное сечение? 2. Для каких расчетов используется расчетная поперечная сила? 3. Как рассчитывается нормальное сечение в форме тавра, если нейтральная ось располагается в полке? 4. Как определяется шаг поперечной арматуры в крайних четвертях пролета балки? 5. Как определяется шаг поперечной арматуры в средней части балки? 6. Почему шаг поперечной арматуры в середине больше, чем у опор? 7. Где располагается продольная рабочая арматура? 8. На что работает бетон верхней зоны балки? 9. Почему часть стержней рабочей арматуры можно сделать короче? 10. От чего зависит диаметр поперечной арматуры? 11. Как принимается диаметр и класс монтажной арматуры? 53 2.12 Практическая работа № 12. Расчёт сварных соединений Пример 1 – Расчёт стыкового шва Проверить прочность соединения встык двух полос сечением 200×12 мм из стали марки ВСТ3пс5 – 1. Растягивающее усилие N=440 кН. Сварка полуавтоматическая с физическим контролем качества, шов не выводится на планки. Коэффициенты γ п=0,95, γс=0,9. Выполнить рисунок стыка. (Исходные данные принять по таблице 16). Решение Прочность стыкового шва проверяется по формуле Rwy c N lw t n Длина сварного шва, когда шов не выводится на планки lw = b - 2·t = 200 - 2·12 = 176мм = 0,176 м Rwy= Ry = 230·103 кПа (для сварки полуавтоматической при физическом контроле шва). 440 / (0,176·0,012)кПа ≤ 230∙103∙0,9 / 0,95 кПа 208,3∙10 3 кПа < 217∙103 кПа, условие удовлетворяется, прочность шва обеспечена. Пример 2 – Расчёт угловых швов Рассчитать длину фланговых сварных швов, соединяющих стальной лист с равнополочным уголком внахлёстку. Сварка ручная. Рисунок 11 – Соединение внахлестку Исходные данные Сечение листа 300×16 мм Калибр уголка ∟160×14 мм Марка стали 10ХСНД Коэффициент условия работы γс =0,9 Класс здания – II По таблице 2.1 [1] или по приложению В 1 принимается тип электродов. В соответствии с маркой стали – 10ХСНД – приняты электроды типа Э – 46. По таблице 2.6 [1] 54 или по приложению В 2 определяется расчётное сопротивление сварного углового шва Rωƒ , кПа, в зависимости от типа электродов. Rωƒ =200·103 кПа. Расчёт прочности металла шва Длина фланговых швов lωоб и lωп, м, соединяющих уголок с пластиной, определяется по формулам - lωоб=(α·N·γn) / (βf··kf·об·Rωf·γc·γωƒ)+0,01, - lωп=((1 – α) N ·γn) / (βf··kfп·Rωf·γc·γωƒ)+0,01, где α =0,7 – для равнополочных уголков; βf =0,7 – для ручной сварки; ·γωƒ =1, т.к. шов работает в обычных условиях. Принимаем катет шва обушка kf·об=1,2tуг=1,2·14= 16,8 мм. Принято kf·об=16 мм=16·10-3м Принимаем катет шва пера kfп= tуг – 2мм = 14 – 2=12мм. Длина шва обушка определяется по формуле (16) lωоб =( 0,7·1100·0,95) / (0,7·16·10-3·200·103·0,9·1)+0,01 = 0,38 м=38 см. Длина шва пера определяется по формуле (17) lωп=((1 – 0,7)·1100·0,95) / (0,7·12·10-3·200·103·0,9·1)+0,01 = 0,22 м=22 см. Длина нахлёстки принята 38 см. Расчёт прочности по металлу границы сплавления не производится, т.к. сварка ручная. Примечание – При сварке полок прокатных профилей вдоль кромок, имеющих округления, наибольший катет углового шва принимается: - для уголков с толщиной полки t ≤ 6 мм кƒ= t – 1 мм - для уголков с толщиной полки t = 7÷16 мм кƒ = t –2 мм - для уголков с толщиной полки t > 16 мм кƒ = t –4 мм - для двутавров до № 14 и швеллеров № 10 ÷ 12 кƒ ≤ 4мм Варианты задач для ПР № 11см. таблицы 16 и 17. 55 Таблица 19 Вариа нт Расчётное усилие N, кПа 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 30 300 400 500 550 600 700 750 800 650 850 350 450 900 950 580 400 500 550 600 700 750 800 850 750 650 450 400 850 1000 680 680 Исходные данные Сечение полосы, b×t, мм Марка стали γп γс Вывод шва на планки 200×8 220×10 240×12 300×20 380×22 280×36 450×30 500×25 420×32 360×36 250×14 300×25 530×28 480×36 200×14 200×8 220×10 240×12 300×20 380×22 280×36 450×30 500×25 420×32 360×36 250×14 300×25 530×28 480×36 200×14 200×14 09Г2С 10Г2С1 ВСт3кп2 18кп 18сп 09Г2С 10Г2С1 ВСт3кп2 18кп 18сп ВСт3кп2-1 15ХСНД 14Г2 ВСт3сп5 10Г2С1 09Г2С 10Г2С1 ВСт3кп2 18кп 18сп 09Г2С 10Г2С1 ВСт3кп2 18кп 18сп ВСт3кп2-1 15ХСНД 14Г2 ВСт3сп5 10Г2С1 10Г2С1 1,0 0,9 0,95 1 0,95 0,9 1 0,95 0,9 1 0,95 0,9 1 0,95 0,95 1,0 0,9 0,95 1 0,95 0,9 1 0,95 0,9 1 0,95 0,9 1 0,95 0,95 0,95 0,9 0,8 0,7 0,9 0,7 1,1 0,95 0,9 0,75 0,95 0,9 0,75 0,95 1,05 1,05 0,9 0,8 0,7 0,9 0,7 1,1 0,95 0,9 0,75 0,95 0,9 0,75 0,95 1,05 1,05 1,05 + — + — + — + — + — + — + — + + — + — + — + — + — + — + — + + Примечание –В таблице 19 знак + означает, что шов выводится на планки, знак — означает, что шов не выводится на планки. Таблица 20 - Исходные данные к задаче 2 (расчёт стыка уголка с пластиной фланговыми угловыми швами) Вариант 1 2 3 4 Сечение пластины, b×t, мм 200×12 220×10 250×12 320×14 Калибр уголка, b× d, мм ∟90×8 ∟100×10 ∟100×12 ∟125×10 Исходные данные СжимаМарка стали ющее усилие, N, кН 18пс 280 ВСт3кп2-1 290 ВСт3пс6-1 250 15ХСНД 310 Коэффициент условия работы, γс 0,8 0,9 0,75 0,7 Класс здания I II III II 56 Продолжение таблицы 20 Вариант 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 Сечение пластины, b×t, мм 250×10 280×14 220×12 300×12 220×14 250×10 220×12 250×12 280×14 360×14 250×14 270×14 350×14 260×14 240×12 200×10 260×12 300×14 300×10 250×14 220×12 280×12 250×14 240×10 230×12 260×12 Калибр уголка, b× d, мм ∟110×8 ∟140×12 ∟90×7 ∟140×10 ∟125×12 ∟90×7 ∟125×9 ∟100×8 ∟140×9 ∟140×12 ∟100×12 ∟140×9 ∟140×12 ∟100×12 ∟90×8 ∟100×10 ∟100×12 ∟125×10 ∟110×8 ∟140×12 ∟90×7 ∟140×10 ∟125×12 ∟90×7 ∟125×9 ∟100×8 Исходные данные СжимаМарка стали ющее усилие, N, кН 09Г2С гр1 270 ВСт3Гпс5 –2 300 18Гпс 260 09Г2С 330 09Г2С гр2 320 10Г2С1 290 09Г2 гр2 340 ВСт3пс6 270 14Г2 315 ВСт3кп2 360 ВСт3кп2 360 14Г2 315 ВСт3кп2 360 ВСт3кп2 360 18пс 280 ВСт3кп2-1 290 ВСт3пс6-1 250 15ХСНД 310 09Г2С гр1 270 ВСт3Гпс5 –2 300 18Гпс 260 09Г2С 330 09Г2С гр2 320 10Г2С1 290 09Г2 гр2 340 ВСт3пс6 270 Коэффициент условия работы, γс 0,9 0,8 0,9 0,75 0,7 0,9 0,8 0,75 0,9 0,8 0,8 0,9 0,8 0,8 0,8 0,9 0,75 0,7 0,9 0,8 0,9 0,75 0,7 0,9 0,8 0,75 Класс здания I III I II III II I III I II I I II I I II III II I III I II III II I III Контрольные вопросы 1. От чего зависит расчетное сопротивление сварного стыкового шва? 2. Как можно увеличить длину стыкового шва, не меняя сечение соединяемых элементов? 3. В каком случае разделка кромок листов не выполняется? 4. Как определяется длина стыкового шва при выводе шва на планки? 5. По каким сечениям производится расчет сварных угловых швов? 6. Как принимается катет шва обушка? 7. Как принимается катет шва пера? 8. От чего зависит максимальное значение катета углового шва? 9. Как определяется минимальный катет углового шва? 10. В каком случае расчет углового шва по металлу границы сплавления не производится? 57 2.13 Практическая работа № 13. Расчет узла стальной фермы Подобрать сечение пяти элементов и сконструировать узел сварной стропильной фермы. В состав узла входят 5 элементов. 3 элемента (с усилиями N1,N2,N5) работают на растяжение, 2 элемента (N3 и N4) работают на сжатие. Сечение элементов принимается из равнополочных уголков. N3 N2 N4 N5 Рисунок 12 – Усилия в узле фермы N1 1 По табл. 1.7 [2] принимаем значение R y фасонной стали в зависимости от марки стали. По табл. 1.9 [2] определяется γс для сжатых и растянутых элементов ферм; γп=1 2 Расчёт растянутых элементов 2.1 Определяется требуемая площадь сечения по формуле А тр= N γn / (R у γсх) (1) 2.2 По сортаменту ( табл. 1, стр. 330, [2] ) принимаются уголки. Например, требуемая площадь уголков получилась А тр= 22,8 см . Площадь одного уголка : 22,8 / 2 = 11,4 см В сортаменте ближайшая площадь уголка больше требуемой площади 12,3 см2 Калибр уголка 90× 7 ( в× d ), т.е. принимается 2 ∟ 90×7 с А= 12,3 ∙2 =24,6 см2 Из сортамента необходимо выписывать так же значения радиусов инерции: iх = 2,77 см i у= 4,13 см iу зависит от толщины фасонки ( последние три графы ) 2.3 Проверка гибкости Для растянутых элементов расчётная длина lef x =lef у=lгеом λх= lefx / ix ≤ λпред λу= lefу / iу ≤ λпред где γ – предельная гибкость элементов ( определяется по табл. 5.4, [2]) 2.4 Проверка принятого сечения на прочность производится по формуле σ = N / A ≤ Rу γс/γn (2) 3 Расчёт сжатых элементов 3.1 Определяется требуемая площадь сечения по формуле Атр= Nγn / φ Rу γс (3) где φ = 0,5-0,6(задаются). 58 3.2 По сортаменту принимается калибр уголков, выписываются значения А, iх, iу. 3.3 Определяется гибкость и коэффицент продольного изгиба. - Расчётная длина элемента в плоскости фермы l ef = 0,8 геом - Расчётая длина элемента из плоскости фермы lef у = l геом - Гибкость λ х= lхef / ix ≤ λпред l у ef / λ у = iу ≤ λпред По большей гибкости определяется коэффициент продольного изгиба у табл. 1, стр. 319 [2] 3.4 Проверка принятого сечения на устойчивость по формуле σ= Ν / (φ∙А) ≤ R y γc /γn 4 (4) Расчёт узла Расчёт заключается в определении длины фланговых швов, соединяющих уголки с фасонкой (см. рис.). обушок Необходимо рассчитать длину шва обушка – lоб w и длину шва пера – lоб w перо фасонка Рисунок 13 – Элементы стыка уголков с фасонкой Сварка принимается ручная, т.е. β f = 0,7, по табл. 2.6 [2] определяется значение R wf Задаются катетом шва обушка и пера К f ≤ 1,2 tуг t уг –толщина полки уголка к f = t уг – (1-3) мм Катет шва обушка и пера должен приниматься не менее 4 мм и не менее к f min (табл. 2.9, стр. 46, [2]) Длина шва обушка lwоб= α N / (2βf kf об Rw f γw f γc)+0,01 м lw n= ( 1-α)N / ( 2βf ∙kf n ∙Rw f ∙ γw f ∙ γc)+0,01 м, (4) (5) 59 где α – коэффицент , зависящий от профиля элемента. Для равнополочных уголков α= 0,7 Пример расчёта узла фермы Подобрать сечение элементов и сконструировать узел сварной строительной фермы по следующим данным: материал В СТ3 пс 6 ТУ 14-1-3023-80 усилия в элементах: N1 = 450 кн ; N2 = 460 кн; N3 = -512 кн; N4 = -250 кн; N5 = 954 кн N2 N3 N4 N1 N5 Рисунок 14- Усилия в элементах фермы Геометрическая длина элементов фермы: l1 = 5,8 м. l2 = 4,21 м. l3 = 3,0 м. l4 = 4,27 м l5 = 6,0 м Толщина фасонки – 12 мм 1. Исходные данные Rу= 240 * 103 кн/м2 γс= 0,95 – для растянутых элементов γс= 0,8 - для сжатых элементов ( в предположении что гибкость λ > 60), см. табл. 2, приложение Б. Предположим, что класс ответственности здания – 1, тогда γn=1. Поэтому в дальнейших формулах γn можно упустить. 2. Расчёт растянутых элементов Значение усилий в элементах 1 и 2 близкие, поэтому производим расчёт только на большее усилие (460кн) Предельная гибкость для растянутых элементов λ пр=400 Чтобы расчёт легче читался, делаем таблицу. В левой графе размещается расчет, в правой графе – результат расчета. При проектировании узла такое расположение облегчает поиск нужных данных для проектирования. 60 Расчёт Принято Элементы 1 и 2 N2=460кн Атр= N /(Rу∙γс)= 460/(240∙103 ∙0,95)=0,00201м2=20,1см2 Требуемая площадь одного уголка: 20,1 /2 =10,05см2 Принято Расчётная длина: lefx = lef у=lгеом= 5,8 м=580см 2∟ 75 х 7 А = 10,1∙2 = 20,2 см2 ix = 2,89 см Гибкость iу = 3,55 см γх= lef x / ix =580 / 2,89 =200,6<400 Z0 = 2,1 см Проверка прочности N / A ≤ 460 /Rуγс 20,2∙10-4 < 240∙103∙0,95 227∙103 кн/м2 <228∙103 кн/м2 Прочность обеспечена. Элемент 5. N5 =954 кн Атр = N /(Rуγс)=954/( 240∙103∙0,95 ) =0,00418м2=41,8см2 Площадь одного уголка 20,9 см2 Принято Расчётная длина lef x=lef у=lгеом =6,0м=600см 2 ∟ 125 х 9 А=22см2∙2=44см2 iх = 3,86 см iу =5,56см Гибкость Z0 = 3,4см λх = lef x /iх =600 / 3,86=155,4<400 Проверка прочности по формуле N / A ≤ 954 /(Rуγс 44∙10-4 ) <228*103 216∙103кн/м2<228∙103кн/м2 Примечание - Расчёт на гибкость λу не производится, т.к. λу получается меньше, чем λх. 2. Расчёт сжатых элементов Предельная гибкость λпр = 150 61 Расчёт Сжатая стойка, элемент 3; N3=512кн Принято Атр = N /( φ Rу∙γс) Атр=512/(0,6·240·103·0,8) =0,0444м2=44,4см2 Задаёмся φ= 0,60 Площадь одного уголка 22,20 см2 Принято 2∟100 х 12 lxef =0,8 lгеом=0,8∙3=2,4м=240м A=22,8∙2=45,6см2 leef =lгеом=3м=300см ix= 3,03см λх = lxef /ix = 240 / 3,03=79,2<150 iу= 4,64см λу = lуef /ix =300 /4,64=64,6<150 Z0=2,91см По гибкости λ=79,2 определяется коэффициент φ =0,686 стр.319(2) Проверка устойчивости N /σ∙ А ≤ (Rу∙γс) 512 / (0,686∙45,6∙10-4)≤(240∙103∙0,8) 163,7∙103кн/м2<192∙103кн/м Устойчивость обеспечена. Сжатый раскос, элемент 4.N4=250 кн Атр= N /( φ∙ Rу∙γс) =250 /( 0,55∙240∙103∙0,8) =0,00237м2=23,7м Площадь одного уголка 11,85 см2 Принято lxef=0,8∙4,27=3,416=341,6см lуef=4,27м=427см 2∟ 90 х 7 A=12,3∙2=24,6см2 ix=2,77см λх= 341 / 2,77=123→ φ =0,402 λу= 427 / 4,13=103 λ<λпр=150 iу=4,13см Z0=2,47см Проверка на устойчивость N /( φА ) ≤ Rуγс 250 / (0,402∙ 24,6∙10-4) ≤ 192∙103 252∙103≠192∙103кн/м2 Устойчивость не обеспечена, необходимо увеличить калибр уголков. 62 Принято λх=341 / 3,07=110 2∟100× 8 φ=0,478 А=15,6∙2=31,2см2 λу=427/ 4,54=94 ix=3,07см2 250 / 0,478∙31,2*10-4<192∙103кн/м2 iу=4,54см 167,6∙103<192∙103кн/м2 z0=2,75см Устойчивость обеспечена Окончательно принято 2∟ 100× 8 4. Расчёт длины сварных швов Исходные данные Сварка ручная, электроды типа Э-42 βf=0,7 Rwf=180 мПА=180∙103 кн/м2 γwf=1 γс=1 Элемент 1 α=0,7 N1=450 кн 2∟ 75 ×7 Кобf ≤ 1,2tуг =1,2 ∙ 7=8,4мм Принято Кобf=8мм=8∙10-3м Кfn=tуг –1мм=7 - 1=6мм=6∙10-3м Длина шва обушка lwоб=α∙N1 / (2 βf ∙каобRwf ∙ γwf∙ γс)+0,01= 0,7∙450 / (2∙0,7∙8∙10-3∙180∙103∙1∙1)+0,01=0,166м=16,6см Длина шва пера lwn=(1-α) ∙N1 / (2 βf ∙каnRwf ∙ γwf ∙ γс)+ 0,01= ( 1-0,7 ) ∙450 / (2∙0,7∙6∙10-3∙180∙103∙1∙1)+0,01=0,099м=9,9см Элемент 2 N2=460 кн Кобf=8*10-3м Кfn=6*10-3м 2∟75 ×7 lwоб=0,7∙460 / (2∙0,7∙8∙10-3∙180∙103∙1∙1) +0,01=0,17м=17см lwn=0,3*460 / (2∙0,7∙6∙10-3∙180∙103∙1∙1)+0,01=0,1м=10см Элемент 3 N=512 кн Кобf=1,2∙12=14,4мм 2∟ 100 ×12 Принято Кобf=14мм Кfn=12-2=10мм lwоб=0,7∙512 / (2∙0,7∙14∙10-3∙180∙103∙1∙1)+0,01=0,11м=11см lwn=0,7∙512 / (2∙0,7∙10∙10-3∙180∙103∙1∙1)+0,01=0,07м=7см Элемент 4 Кобf=1,2∙8=9,6мм N4=250 кн 2∟110 ×8 Принято Кобf=8мм Кfn=8-2=6мм 63 lwоб=0,7∙250 / (2∙0,7∙8∙10-3∙180∙103∙1∙1)+0,01=0,097м=10см lwn=0,7∙250 / (2∙0,7∙6∙10-3∙180∙103∙1∙1)+0,01=0,06м=6см Элемент 5 Кобf=1,2∙9=10,8мм N5=954 кн 2∟125×9 Принято Кобf=8мм Кfn=6мм lwоб=0,7∙954 / (2∙0,7∙8∙10-3∙180∙103∙1∙1)+0,01=0,34м=34см lwn=0,7∙954 / (2∙0,7∙6∙10-3∙180∙103∙1∙1)+0,01=0,2м=20см Порядок вычерчивания узла фермы см. рис. 15. Порядок вычерчивания узла фермы 1 Вычерчиваются оси элементов в соответствии с заданными углами. 2 К осям привязываются уголки, которые приняты в результате расчёта. 50 50 300÷500 Z0 Значение определяется по сортаменту, в зависимости от калибра уголка. Величина откладывается от оси, получают расстояние до обушка, затем в противоположную сторону откладывают размер полки. Торец уголков должен быть перпендикулярен оси. Минимальное сближение уголков-50мм. 3. От торца уголков откладываются рассчитанные значения длины швов обушка и пера. 64 Рисунок 15 – Порядок вычерчивания узла фермы Затем (сначала тонкой линией) обводят границы фасонки так, чтобы все швы оказались внутри фасонки. Фасонка должна быть простой по очертанию: прямоугольник или трапеция. Начинают обычно сверху с самого удалённого от центра узла шва. Угол фасонки обычно делается на уровне оси элемента. Убедившись, что все швы внутри фасонки, можно обвести её видимый контур. Затем проставить размеры, калибры принятых уголков. Окончательный вариант чертежа узла фермы см. стр. 67. Контрольные вопросы 1. На какие усилия работает нижний пояс фермы? 2. О чего зависит коэффициент продольного изгиба? 3. Что необходимо делать, если устойчивость или прочность элемента не обеспечена? 4. Чему равна предельная гибкость сжатых элементов решетки? 5. Чему равно минимальное сближение сварных швов? 6. Как принимается расстояние от центра узла до торца уголка большего калибра? 7. Как обеспечить совместную работу уголков в элементах фермы? 8. От чего зависит шаг прокладок в элементах фермы7 9. Как принимается катет шва обушка? 10. Фасонку какой формы рационально проектировать в узлах фермы? 11. Из каких элементов кроме уголков, проектируют стальные фермы? 65 . Задание и инструкция по выполнению практической работы №13 «Расчет и проектирование узла стальной фермы из парных равнополочных уголков» Работа выполняется проектной группой из четырех человек. В каждой группе назначается руководитель (модератор), который распределяет задания и контролирует их выполнение. Состав задания 1. Подбор сечения центрально растянутых элементов (№1,2,5). 2. Подбор сечения центрально сжатых элементов (№3,4). 3. Расчет сварных швов, соединяющих уголки с фасонкой. 4. Конструирование узла фермы (чертеж). Пример чертежа приведен на стр.67 Таблица – Задания к работе №13 Усилия в элементах Вариант фермы 1 2 3 4 5 6 7 8 N1 +454 +536 +412 +494 +555 +434 +577 +475 N2 +457 +542 +416 +499 +562 +437 +583 +478 N3 -130 - 153 - 118 - 141 - 159 - 124 - 165 - 136 N4 -274 -325 - 250 - 300 - 337 - 263 - 350 - 288 N5 +971 +1147 +882 +1060 +1195 +926 +1235 +1015 Толщина фасонки 12 12 10 10 12 10 14 12 66 67 2.14 Практическая работа № 14. Расчет строительных конструкций с использованием системы автоматического проектирования SCAD offise Общие указания При использовании данной системы в качестве контроля итогов проектирования применяется коэффициент использования К, который может быть не более 1. Если конструкция запроектирована экономично, то коэффициент использования должен быть близок к 1, если например коэффициент к=0.4, то несущая способность конструкции используется всего на 40% и необходимо или уменьшить сечение, снизить прочность материалов или увеличить внешнюю нагрузку. Если коэффициент к получился больше 1, то это значит, что сечение элемента или прочность материала принята недостаточными или внешнее усилие принято завышенным. В практической работе № 14 выполняется расчет четырех конструкций с использованием различных программ: 1) Программа «Камин» - расчет неармированной и армированной кладки. 2) Программа «Арбат» - расчет железобетонных конструкций. 3) Программа «Кристалл» расчет стальных конструкций. Конструкция №1 – Расчет армированного кирпичного столба при центральном сжатии. Исходные данные приведены в таблице Инструкция к расчету армированного кирпичного столба Определение несущей способности. Последовательность расчета 1. Открыть систему автоматического проектирования SCAD offise 11.5. 2. Выбрать программу «Камин». 3. Выбрать «Расчет центрально сжатого армированного столба». 4. Ввод исходных данных: 4.1 общие данные ( ввести все данные в соответствии с заданием; повреждения вводятся, если проверяется несущая способность существующего столба при реконструкции); 4.2 конструкция (ввести все исходные данные, особое внимание обратить на размерность вводимых величин; плотность кладки 1,8-1,9т/м3 ); 4.3 расчетная высота в плоскости X и Y (выбрать расчетную схему с шарнирными закреплениями концов); 4.4 данные об армировании (ввести все данные в соответствии с заданием). 5. «Вычислить». В нижней строке появится коэффициент использования к. - несущая способность определена точно при к=1; 68 - к > 1 – несущая способность завышена, следует уменьшить продольную силу и снова «Вычислить» (менять значение продольной силы до тех пор, пока коэффициент использования не будет близок к 1 или равен 1); - к=1 (или к = 0,97-0,99) – несущая способность определена, расчет закончен. 6. Нажать «Отчет» , откроется отчет о расчете столба. Впечатать в верхней части отчета свои данные, вариант, исходные данные к расчету. В конце отчета вставить вывод «Несущая способность N = » . Сохранить. Расчёт армированного кирпичного столба в программе «Камин» Задание – определить несущую способность столба из кирпича глиняного пластического прессования по исходным данным таблицы 14. Столб армирован сетками – зигзаг, класс арматуры А 240. Таблица 21 - Исходные данные к ПР №14 - Расчёт армированного кирпичного столба Сечение Ø Размер Вари- столба Марка Марка Расчёт-ная Шаг сеток S, Класс ячейки, с, ант кирпича раствора длина l0,м рядов кладки арматуры, здания см b×h, см мм 1 38×38 М 100 М50 3,6 3 5 Ø8 II 2 38×51 М125 М50 3,6 2 5 Ø6 I 3 51×51 М 150 М75 4,8 3 7 Ø6 II 4 51×64 М100 М75 5,0 3 8 Ø8 I 5 51×64 М 125 М75 5,0 4 7 Ø8 II 6 38×38 М150 М75 4,8 3 6 Ø6 I 7 38×51 М 100 М75 4,0 3 7 Ø8 II 8 51×51 М100 М50 6,0 2 5 Ø6 I 9 51×64 М125 М75 6,0 4 6 Ø6 II 10 51×64 М150 М75 6,0 3 6 Ø8 I 11 38×38 М125 М50 4,0 2 7 Ø8 II 12 38×51 М125 М75 4,2 3 5 Ø8 I 13 51×51 М125 М75 5,0 4 8 Ø6 II 14 51×64 М100 М75 6,0 2 6 Ø8 I 15 51×64 М100 М50 6,0 3 8 Ø8 II 16 38×38 М125 М75 4,2 2 5 Ø8 I 17 38×51 М200 М75 4,8 3 9 Ø6 II 18 51×51 М150 М50 6,0 2 7 Ø6 I 19 51×64 М125 М50 5,2 4 5 Ø6 II 20 51×64 М150 М75 6,2 2 7 Ø8 I 21 38×38 М200 М75 4,8 3 7 Ø6 II 22 38×51 М150 М75 4,2 2 8 Ø8 I 23 51×51 М125 М50 6,2 3 5 Ø6 II 69 Продолжение таблицы 21 Сечение Ø Размер Вари- столба Марка Марка Расчёт-ная Шаг сеток S, Класс ячейки, с, ант кирпича раствора длина l0,м рядов кладки арматуры, здания см b×h, см мм 24 51×64 М100 М75 5,6 3 5 Ø8 I 25 51×64 М125 М50 6,0 3 6 Ø8 II 26 38×51 М150 М75 4,6 3 7 Ø6 I 27 51×51 М200 М75 5,6 2 9 Ø6 II 28 51×64 М100 М50 4,0 2 5 Ø8 I 29 51×64 М150 М50 5,0 3 6 Ø6 II 30 51×51 М200 М75 4,8 3 6 Ø8 I 31 38×51 М125 М50 6,0 3 9 Ø6 I 32 51×64 М125 М50 5,5 2 10 Ø8 II Конструкция № 2 - Расчет железобетонной балки прямоугольного сечения Исходные данные принять по таблице 19. Инструкция к расчету железобетонной балки Экспертиза железобетонной балки Последовательность расчета 1. Открыть систему автоматического проектирования SCAD offise 11.5. 2. Выбрать программу «Арбат». Экспертиза однопролетной балки. 3. Ввод исходных данных 3.1 Расчетная схема – выбрать однопролетную балку с шарнирными опорами 3.2 Нагрузки: создать – постоянное- величина,(т/м) - добавить ; - временное длительно действующее - величина, (т/м) – добавить; - временное кратковременное - величина,(т/м) – добавить. 3.3 Бетон – ввести исходные данные ( изготовление в пропарочных камерах). 3.4 Участки число участков – 3 (длина участков: крайние 1 и 3 – длиной ¼ пролета, средний 2- длиной ½ пролета). Продольная арматура - только S1 . на участках 1 и 2 запроектировать 2 стержня, на участке 2 – 4 стержня в два ряда. Поперечная арматура – включить галочку, ввести и диаметр и шаг поперечной арматуры. Диаметр одинаковый на всех участках, шаг на участках 1 и 2 - 100; 150; 200мм (min 75мм.); в середине (участок 3) шаг 300;350; 400мм. 3.5 Трещиностойкость 3.6 - категория трещиностойкости - 3; -условия эксплуатации - в помещении; 70 - режим влажности- естественная; - влажность менее 40%. 4. Вычислить – флажок «Результаты расчета» с указанием коэффициента использования и факторов на трех участках. Если факторы обозначены зеленым цветом, то значит факторы в пределах нормы, если красным цветом, то необходимо внести изменения: увеличить продольную арматуру или диаметр поперечной арматуры или уменьшить шаг поперечной арматуры (в зависимости от фактора) . Коэффициент использования к должен быть меньше единицы и близок к 1. 5. Нажать «Эпюра материалов» - по ней можно узнать точные размеры обрыва коротких стержней (указаны координаты). 6. Отчет. Откроется отчет о расчете балки. Впечатать в верхней части отчета свои данные, вариант, исходные данные к расчету. Сохранить. Конструкция №3 Расчет железобетонной колонны Исходные данные принять по таблице 20. Инструкция к расчету железобетонной колонны Экспертиза железобетонной колонны Последовательность расчета 1. Открыть систему автоматического проектирования SCAD offise 11.5. 2. Выбрать программу «Арбат». Экспертиза колонны. 3. Ввод исходных данных Общие параметры - высота колонны - коэффициент 0,8 (относительно осей y и z) - размеры сечения, толщина защитного слоя (20-25мм) - коэффициент надежности по нагрузке. Усилия -загружение 1 длительное- N -добавить, применить -загружение 2 кратковременное- N -добавить, применить. Бетон - тяжелый, класс бетона - условия твердения –в пропарочных камерах. Участки - участок -1, длина (полная длина колонны) - задать продольную арматуру S1 и S2 (по 2-3стержня). - активировать галочкой «поперечная арматура» - задать диаметр и класс поперечной арматуры относительно осей z и y. 71 Вычислить. Далее действовать в соответствии с величиной коэффициента использования к. Просмотреть факторы. Отчет В отчет впечатать фамилию, группу, вариант и исходные данные. Таблица 22 - Исходные данные к расчету железобетонной колонны ВариДлительная ант нагрузка, N, кН 1 900 2 1200 3 800 4 700 5 1300 6 1100 7 750 8 700 9 1250 10 1100 11 600 12 650 13 900 14 1200 15 800 16 700 17 1300 18 1100 19 750 20 700 21 1200 22 110 23 600 24 900 25 800 26 700 27 1300 28 1100 29 750 30 650 Полная нагрузка, N, кН 1800 2400 1600 1400 2600 2200 1500 1400 2500 2200 1200 1300 1800 2400 1600 1400 2600 2200 1500 1400 2500 2200 1200 1800 1600 1400 2600 2200 1500 1300 Сечение колонны, b×h,м 0,4×0,4 0,4×0,4 0,3×0,3 0,3×0,3 0,4×0,4 0,4×0,4 0,3×0,3 0,3×0,3 0,4×0,4 0,4×0,4 0,3×0,3 0,3×0,3 0,4×0,4 0,4×0,4 0,3×0,3 0,3×0,3 0,4×0,4 0,4×0,4 0,3×0,3 0,3×0,3 0,4×0,4 0,4×0,4 0,3×0,3 0,4×0,4 0,3×0,3 0,3×0,3 0,4×0,4 0,4×0,4 0,3×0,3 0,3×0,3 Расчётная длина, l0,м 4,0 4,8 3,6 4,2 5,6 4,8 3,9 3,0 4,0 4,8 3,0 3,3 4,0 4,8 3,6 4,2 5,6 4,8 3,6 3,0 4,0 4,8 3,0 4,0 3,6 4,2 5,6 4,8 3,9 3.3 Класс бетона В20 В25 В30 В20 В30 В20 В25 В25 В25 В20 В20 В25 В20 В25 В30 В20 В30 В20 В25 В25 В25 В20 В20 В20 В30 В20 В30 В20 В25 В25 Класс арматуры А 400 А 300 А 300 А 300 А 400 А 300 А 300 А 400 А 300 А 400 А 400 А 300 А 400 А 300 А 300 А 300 А 400 А 300 А 300 А 400 А 300 А 400 А 400 А 400 А 300 А 300 А 400 А 300 А 300 А 300 Конструкция №4 Подбор сечения элементов стальной фермы Работа выполняется группой из трех человек. Каждый участник группы выполняет работу с одинаковыми исходными данными, но из разных профилей: равнополочных уголков, круглых труб и квадратных труб. В итоге сравнить рассчитанные фермы по расходу металла, технологичности изготовления. Отчет готовится групповой. Исходные данные принять по таблице 21. Инструкция к расчету ферм по программе «Кристалл» 1. Открыть систему SCAD offis. 2. Открыть программу «Кристалл». 72 3. Открыть «Фермы». Общие данные 4. Выбрать «Трапецеидальные фермы». 5. Выбрать ферму с с треугольной решеткой с дополнительными стойками. 6. Общие данные. Задать генеральные размеры фермы – l, H, H1 и число панелей нижнего пояса, закрепление узлов верхнего и нижнего пояса 7. Нагрузки: - загружение 1, постоянная нагрузка, величина, создать, применить; - загружение 2, снеговая нагрузка, величина, применить; 8. Материал Условия применения - класс ответственности – объект важного значения; - возможные последствия от достижения предельного состояния – локальные повреждения…; - климатический район – II (температура 300 - 400); - наличие растяжения при расчетных нагрузках – есть; - сварка в местах растяжения, превышающая 30% - нет, выход. - сталь С245. 9. Сечения - выбрать форму сечения (уголки или труба); - подобрать сечение поясов, раскосов и стоек в соответствии с заданием и сортаментом (уголки -ГОСТ 8509-93, трубы – ГОСТ 1704-91). одновременно подобрать для сечений из уголков расстояние между уголками (g). - вычислить; появится коэффициент использования к, его значение не совпадает обычно с требуемым значением; - команда «Подбор» - производится автоматический подбор сечений элементов, значение коэффициента использования будет близко к 1; - отчет – появится отчет по результатам расчета, ввести фамилию и группу исполнителя, вариант работы, сохранить, скопировать на съемный носитель. Файл не закрывать, он потребуется для расчета массы фермы. Проставить нумерацию элементов фермы на рисунке 1. Проставить выбранные по расчету профили в соответствии с номерами в таблицу. Найти массу 1м.п. элементов из сортамента в соответствии с ГОСТом на профиль, проставить в таблицу. Найти длину элементов по рисунку, проставить в таблицу. Вычислить массу элементов, затем массу отправочной марки фермы. 73 Таблица 1 – Расчет массы отправочной марки фермы (половины фермы) № элемента Профиль Длина элемента, м Масса 1мп.,кг Масса элемента, кг. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 Итого Рисунок 1 –Геометрическая схема фермы (отправочной марки) Исходные данные 1. Вид фермы – трапецеидальная, решетка треугольная с дополнительными стойками. 2. Пролет фермы – 18м. 3. Высота шатра Н=2,6м. 4. Высота фермы на опоре Н1 = 2,2м. 5. Число панелей по нижнему поясу - 4. 6. Закрепление узлов: - верхнего пояса - все; - нижнего пояса – крайние и в середине пролета. 7. Нагрузки: - постоянная– 0,8т/м. - временная снеговая – 1,6т/м. 8. Класс здания II. 9. Сталь С245. Остальные показатели принять самостоятельно. 74 Таблица 23 -Варианты для расчета ферм Вариант Постоянная Кратковременная нагрузка, т/м (снеговая) т/м 1 0,36 2,56 2 0,42 1,17 3 0,5 1,68 4 0,32 1,7 5 0,4 1,12 6 0,33 2,52 7 0,46 1,2 8 0,36 2,62 9 0,44 1,86 10 0,35 2,17 Высота фермы в коньке 2,8 2,9 2,9 2,8 3,0 2,7 3,0 2,8 2,7 2,6 Н на опоре 2,2 2,1 2,2 2,0 2,2 1,9 2,0 1,9 2,2 2,1 2.15 Практическая работа № 15. Расчет ленточного фундамента Состав задания. 1. Рассчитать сборный ленточный фундамент под стену толщиной 38см. Подобрать блок-подушку. 2. Запроектировать фундамент. Рассчитать блок-подушку на прочность. 3. Выполнить рабочие чертежи фундаментной подушки. Пример расчета Исходные данные Nn =310 кН/м – нормативная нагрузка на обрез фундамента d = 1,4м – глубина заложения фундамента ρ =20 кН/м3 – средняя плотность материала фундамента и грунта на его уступах. Грунт – песок мелкий, маловлажный, средней плотности, коэффициент пористости е = 0,55. ρ =16,5 кН/м3 Порядок расчета 1. По табл. 1, приложения Г, определяем расчётное сопротивление грунта R0 = 310кПа. Угол внутреннего трения φ = 360, сила сцепления, с = 4кПа - по приложению Г, таблица 5. 2. Определяется площадь подошвы фундамента по формуле Аф = Nn / (R0 - d·ρср) = 310/ (300 – 1,4·20) = 1,14м2 (2) где ρср = 20кН/м3 – средняя плотность материала фундамента и грунта на его уступах (для бетонных и железобетонных фундаментов). 3.Ширина подошвы ленточного фундамента в=Аф/1=1,14/1=1,14 м где 1м – расчётная длина ленточного фундамента, т. к. нагрузка Nn собрана на 1 погонный метр. 4.Уточняем расчётное сопротивление грунта по формуле II.1 [2], (стр.300) при d ≤ 2м. 75 R=R0[1+k1(b – b0)/b0](d+d0)/ (2d0) (3) где к1 – коэффициент, определяемый в зависимости от вида грунта, [2], (стр.300). b0 =1м, d0=2м (там же). R=300[1+0,125(1,14 – 1)/1](1,4+2) / (2·2)=259,5 кПа. 5.Уточняем размеры подошвы фундамента и ширину подошвы фундамента Аф = Nn / (R - d·ρср)=310 / (259,5 – 1,4 ·20)=1,34м2, в=Аф /1=1,34м. 6.В соответствии с приложением Г, табл. 3 – номенклатура плит железобетонных ленточных фундаментов – принимаем блок - подушку марки ФЛ 14.24 с размерами: ширина в = 1400 мм (›1,34 м), длина l = 2380 мм, высота h=300 мм. В дальнейших расчётах учитывается ширина подошвы принятой блок - подушки, т.е. в = 1,4 м. 7 Конструирование фундамента 7.1 Подбираем стеновые блоки см. приложение Г, табл. 4. При толщине стены 38 см принимаем стеновой блок марки ФБС 24.4.6 с размерами: Длина l =2380 мм, ширина b =400 мм, высота h =580 мм. Определяем ориентировочно количество стеновых блоков по формуле: n=(d - hn) / hб = (1,4 – 0,3) / 0,6 = 1,8 где hn – высота блок – подушки; hб - высота стенового блока. Принимаем 2 стеновых блока по высоте фундамента. 7.2 Окончательное конструирование фундамента. По обрезу фундамента проектируем гидроизоляцию из рулонного материала по слою цементной стяжки. Толщина горизонтального шва кладки блоков - 20 мм. Конструирование фундамента см. рис.16. ГИ 1400 ФБС24.4 ФЛ 14 1400 Рисунок 16 – Конструкция фундамента 76 8.Расчёт тела фундамента на прочность Принимаем бетон тяжёлый класса В 15, Rbt =0,75∙103∙0,9 = 675 кПа Класс рабочей арматуры принимаем А-300, Rs=270∙103 кПа. Величина С (см. рис. 17) определится С=(1,4 – 0,4) /2 = 0,5 м Расчётная нагрузка на обрез фундамента N = Nn∙ γf = 310∙1,15 = 365,5 кН Давление под подошвой фундамента Ргр = N / Аф =365,5 / (1,4∙1)=261,1 кПа. 400 С=500 Ргр=261,1кПа b=1400 Рисунок 17 - Расчётная схема фундамента Поперечная сила в расчётном сечении Q = Ргр∙с∙1 = 261,1∙0,5∙1 = 130,55 кН Рабочая высота фундамента при а = 0,035м h 0 = h – a = 0,3 – 0,035 = 0,265 м (при влажных грунтах а=0,07м). Минимальная рабочая высота фундамента h0 = (Ргр∙с) /Rbt = (261,1∙0,5 ) /675 =0,2 м. Полная высота фундаментной подушки h = 0,2 + 0,035 = 0,235м.<0,3м, значит высота h=0,3м принята достаточной. Расчётный изгибающий момент М = Q ∙ c /2 = 130,55 ∙ 0,5 /2 = 32,7кН ∙м. Площадь рабочей арматуры As = M /(0,9∙h0 ∙Rs) = 32,7 /(0,9 ∙0,265∙270 ∙103) = 5,08 ∙10-3 м2 =5,08 см2 По сортаменту арматурной стали (табл. 10 приложения А) принимается рабочая арматура. Принято 5Ø 12 A300 As =5,65 см2. Эта арматура располагается на 1м длины блокподушки, значит шаг стержней 1 / 5= 0,2м = 200мм.Пример рабочих чертежей стр.76 - 79. 77 78 79 80 81 Исходные данные для расчета фундамента 1 Nn=230 кН/м d =1,3 м Грунт Песок пылеватый, влажный, плотный 2 Nn=295 кН/м d = 1,4м Грунт Суглинок, е = 0,7, JL=0,3 3 Nn=250 кН/м d =1,5 м Грунт Песок мелкий, влажный, плотный 4 Nn=340 кН/м d =1,3 м Грунт Супесь, е = 0,7, JL=0,2 5 Nn=260 кН/м d = 1,4м Грунт – Песок мелкий, маловлажный, средней плотности 6 Nn= 295 кН/м d = 1,6м Грунт Суглинок, е = 0,5, JL=0,3 7 Nn=270 кН/м d =1,4 м Грунт Песок средней крупности, средней плотности 8 Nn=320 кН/м d =1,3 м Грунт Супесь, е = 0,7, JL=0,3 9 Nn=280 кН/м d =1,5 м Грунт Песок мелкий, маловлажный, плотный 10 Nn=315 кН/м d =1,6 м Грунт – Глина, е = 0,6 , JL=0,2 11 Nn= 300 кН/м d =1,5 м Грунт – Песок мелкий, маловлажный, плотный 12 Nn=290 кН/м d =1,4 м Грунт – Глина, е = 0,5, JL=0,2 13 Nn=310 кН/м d =1,5 м Грунт Песок крупный, средней плотности 14 Nn=295 кН/м d =1,3 м Грунт Суглинок, е = 0,5, JL=0,3 15 Nn= 220 кН/м d =1,5 м Грунт Песок мелкий, влажный, средней плотности 16 Nn=240 кН/м d =1,4 м Грунт Суглинок, е = 0,7, JL=0,3 17 Nn=245 кН/м d =1,6 м Грунт Песок мелкий, влажный, плотный 18 Nn=280 кН/м d =1,4 м Грунт Супесь, е = 0,7, JL=0,2 19 Nn=270 кН/м d =1,4 м Грунт Песок мелкий, средней плотности. маловлажный 20 Nn=360 кН/м d =1,5 м Грунт Суглинок, е = 0,5, JL=0,2 82 21 Nn=290 кН/м d =1,3 м Грунт – Песок средней крупности, средней плотности 22 Nn=285 кН/м d =1,4 м Грунт Супесь, е = 0,7, JL=0,2 23 Nn=280 кН/м d =1,5 м Грунт Песок мелкий, маловлажный, плотный 24 Nn=355 кН/м d =1,6 м Грунт – Глина, е = 0,5 , JL=0,2 25 Nn=290 кН/м d =1,7 м Грунт Песок крупный, средней плотности 26 Nn=350 кН/м d =1,3 м Грунт Суглинок, е = 0,7, JL=0,3 27 Nn= 210 кН/м d =1,6 м Грунт – Песок пылеватый, маловлажный, плотный 28 Nn=290 кН/м d =14 м Грунт Супесь, е = 0,7, JL=0,2 29 Nn=370 кН/м d =1,3 м Грунт Супесь, е = 06, JL=0,3 30 Nn=330 кН/м d =1,6 м Грунт Песок средней крупности, средней плотности Контрольные вопросы 1. От чего зависит ширина подошвы фундамента? 2. Чему равна расчетная длина ленточного фундамента? 3. От чего зависит расчетное сопротивление песчаного грунта? 4. От чего зависит расчетное сопротивление глинистого грунта? 5. Отчего зависит глубина заложения фундамента? 6. На что работает блок – подушка фундамента? 7. Где располагается самое опасное сечение фундамента? 8. Где устанавливается рабочая арматура в блок – подушке? 9. На что работает рабочая арматура в фундаменте? 2.16 Практическая работа № 16. Определение несущей способности сваи Определить несущую способность сваи и шаг свай. Начертить план и сечение ростверка. Исходные данные Длина сваи 6м. Сечение сваи 300×300мм. Способ погружения сваи в грунт – забивка дизельным молотом. Погонная нагрузка на свайный фундамент N =380кН/м Виды грунтов и толщина слоев грунта указаны на рисунке 18. 83 Рисунок 18 – Напластование слоев грунта Определение несущей способности Fd (кН), висячей забивной сваи, погружаемой без выемки грунта, работающей на сжимающую нагрузку, следует определять как сумму сил расчётных сопротивлений грунтов основания под нижним концом сваи и на её боковой поверхности, по формуле Fd c cR R A u cf f i hi , где с – коэффициент условий работы сваи в грунте, принимаемый с =1; R – расчётное сопротивление грунта под нижним концом сваи, кПа (тс/м2), принимается по таблице СНиП 2.02.03-85 “Свайные фундаменты”; А –площадь опирания на грунт сваи, м2 принимается по площади поперечного сечения сваи брутто или по площади поперечного сечения камуфлетного бурения по его наибольшему диаметру; U – наружный периметр поперечного сечения, м;. fi - расчётное сопротивление i – го слоя грунта основания на боковой поверхности сваи кПа, принимаемое по таблице 2 СНиП 2.02.03-85 “Свайные фундаменты”. hi – толщина i – го слоя грунта, соприкасающегося с боковой поверхности сваи, м.; сR сf - коэффициенты условий работы грунта соответственно под нижним концом и на боковой поверхности сваи, учитывающие влияние способа погружения сваи на расчётные сопротивления грунта и принимается по таблице 3 СНиП 2.02.03-85 “Свайные фундаменты”. Определение расчетных характеристик Периметр сечения сваи U = 0.3∙4=1,2м. Площадь поперечного сечения А = 0,32 = 0,09м2 . Коэффициенты с =1, сR =1, сf = 1 (при погружении сваи дизельным молотом). Расчётное сопротивление грунта под нижним концом сваи для песка пылеватого R = 1400кПа (при глубине погружения нижнего конца сваи 7 м.) Толщина слоев грунта и соответственные расчетные сопротивления Слой 1- супесь IL =0.3 h1 =2м средняя глубина расположения слоя z1 =1м. 84 Расчётное сопротивление первого слоя грунта на боковой поверхности сваи f1 = 23кПа. Слой 2 и 3 – суглинок IL = 0.35 h1 =4м >2м, поэтому принимаем два слоя по 2м. (см. примечание 2 к таблице 6). Слой 2 h2 =2м средняя глубина расположения слоя z2 =3м. f2 = 41кПа. Слой 3 h3 =2м средняя глубина расположения слоя z3 =5м. f3 = 34,5кПа. Слой 4 - песок пылеватый h4=1м, средняя глубина расположения слоя z4 =6,5м. f2 = 31,5кПа. Несущая способность сваи Fd c cR R A u cf f i hi 1 1 1400 0.09 1.2 23 2 41 2 34.5 2 31,5 1 400,2кН Определяем шаг сваи, м C Fd N С =400.2 / 380=1,05м Минимальный шаг свай Сmin=3d =3*0,3=0,9м Максимальный шаг свай Сmax =6d =6*0,3=1,8м Шаг свай, полученный по расчету, удовлетворяет требованию Сmin ≤ С ≥ Сmax 0,9м <1,05м <1,8м Принимаем расположение свай в один ряд с шагом с=1м. Контрольные вопросы 1.За счет чего работают висячие сваи? 2. Какие грунты должны располагаться под нижним концом сваи, чтобы она работала как свая – стойка? 3. От чего зависит расчетное сопротивление грунта по боковой поверхности сваи? 4.Какие характеристики нужно знать, чтобы определить расчетное сопротивление под нижним концом висячей сваи? 5. От чего зависит шаг свай? 6. Можно ли для сваи сечением300×300мм длиной 7м принять шаг свай 800мм? 2,5м? 6. Почему нельзя принимать шаг свай менее 3d? 7.Когда применяется лидерная скважина? 8. Как проверяют, соответствует ли несущая способность сваи, полученная расчетом, фактической несущей способности? 9. Какими методами можно испытать сваю? 85 Раздел 2 Содержание и методика проведения итоговых занятий по разделам Итоговое занятие по разделу может быть проведено в виде различных форм: защита практических работ, разбор контрольных вопросов; тестирование; проектирование конструкций и их узлов по результатам расчетов; решение нестандартных (творческих) заданий и их защита при работе малыми группами. Итоговое занятие в виде разработки нестандартных задач рационально проводить для больших разделов, например «Расчет и конструирование сжатых элементов», «Изгибаемые элементы». Для выполнения задания создаются проектные группы по 2-3 человека, назначается руководитель группы (модератор), который организует процесс обсуждения, распределяет выполнение задания (расчеты, доказательства, оформление работы, защита работы). Далее приводятся примеры нестандартных заданий. Раздел « Расчет и конструирование сжатых элементов» Задание 1 При изготовлении монолитной железобетонной колонны арматуры класса А300 не оказалось (завод прекратил поставки в связи с аварией). На стойплощадке имеется арматура классов А400 диаметры: Ø18, Ø20, Ø22, и А500 диаметры: Ø16, Ø18. Состав задания - Можно ли сделать замену? Какие мероприятия провести, какие расчеты выполнить, если сделать замену? Данные о колонне по результатам расчета и конструирования Сечение колонны 300×300мм Расчетная длина колонны 3,6м. Бетон класса В20. Полная расчетная нагрузка N = 1100кН, длительная нагрузка Nl -550кН. Продольная рабочая арматура 4Ø22А300 . Класс здания II. Поперечная арматура Ø6 А240 с шагом S = 300мм. Задание 2 Состав задания – Изменить размеры железобетонной колонны для увеличения внутреннего пространства, не уменьшая несущей способности колонны. Данные о колонне по результатам расчета и конструирования: Сечение колонны 400×400мм. Класс здания I. Бетон класса В20. Расчетная длина колонны 4,2м. 86 Полная расчетная нагрузка N = 1600кН, длительная нагрузка Nl -800кН. Продольная рабочая арматура 4Ø18А300 . Поперечная арматура Ø6 А240 с шагом S = 250мм. Задание 3 По результатам экспертизы проекта колонна признана нерациональной. Состав задания – 1. Объяснить, почему колонна признана нерационально запроектированной. 2. Запроектировать рациональное решение колонны, не снижая её несущей способности. Данные о колонне по результатам расчета и конструирования Сечение колонны 400×400мм. Класс здания II. Бетон класса В15. Расчетная длина колонны 4,2м. Полная расчетная нагрузка N = 1200кН, длительная нагрузка Nl -600кН. Продольная рабочая арматура 4Ø16А300 Поперечная арматура Ø6 А240 с шагом S = 200мм. Задание 4 Состав задания –1. Определить несущую способность клееной деревянной колонны из досок. 2. Выполнить чертеж опорного узла колонны. Данные о колонне Колонна состоит из 16 слоев - досок с размерами сечения 170×33мм. Высота колонны H =5,4м. Материал- пихта 2сорт. Условия закрепления: верхний конец –шарнирно, нижний – жестко. Класс здания II. Задание 5 Состав задания – Запроектировать деревянную колонну сплошного сечения из двух брусьев сечением 100×175мм. Запроектировать соединение брусьев. Определить несущую способность. Данные о колонне Колонна состоит из двух брусьев сечением 100×175мм. Высота колонны H =3,3м. Материал- дуб 2сорт. Условия закрепления: верхний и нижний концы колонны–шарнирно. Класс здания II. Задание 6 87 Состав задания – Обеспечить несущую способность кирпичного столба при продольном усилии N = 360кН. Данные о кирпичной колонне Сечение 380×510мм Кирпич глиняный пластического прессования марки М125 Раствор цементно-известковый марки М50. Нагрузка N = 360кН. Расчетная длина столба 3,6м. Класс здания II. Условия закрепления - шарнирное обоих концов. Возможно использование АСП SСAD offise. Задание 7 Состав задания – Увеличить несущую способность железобетонной колонны на 2025%. Данные о колонне по результатам расчета и конструирования Сечение колонны 300×300мм. Класс здания I. Бетон класса В20. Полная расчетная нагрузка N = 1600кН, длительная нагрузка Nl -800кН. Продольная рабочая арматура 4Ø20А300 . Расчетная длина l0 =4.8м. Поперечная арматура Ø6 А240 с шагом S = 250мм. Задание 8 Состав задания –По желанию заказчика сделать замену деревянной стойки (опора винтовой лестницы в частном доме) на стальную трубу. Разработать узел крепления деревянной ступени к стальной стойке. Данные о деревянной стойке Сечение 150×150мм Материал – сосна 2 сорт Высота этажа 3м. Верхний и нижний концы стойки закреплены шарнирно. Класс здания определить самостоятельно. Задание – 9 В результате коррекции проекта (перепланировке) нагрузка на кирпичный столб увеличится на 20%. Состав задания –Увеличить несущую способность столба на 20-25%. 88 Данные о кирпичной колонне Сечение 380×510мм Кирпич глиняный пластического прессования марки М100 Раствор цементно-известковый марки М50. Нагрузка N = 360кН. Расчетная длина столба 3,8м. Класс здания I. Условия закрепления - шарнирное обоих концов. Задание – 10 Состав задания – Определить несущую способность стальной колонны из круглой трубы. Разработать узел крепления колонны к фундаменту. Данные о стальной колонне Сечение – труба круглая 159×5мм ГОСТ 7832 – 78* Высота этажа H= 3,0м Сталь С250 Верхний конец закреплен шарнирно, нижний - шарнирно. (Можно использовать САПр SСAD offise.) . Задание – 11 Состав задания – По проекту на кирпичный столб опираются железобетонные прогоны. Проверить, можно ли монтировать прогоны на кирпичный столб, если возраст столба трое суток. Данные о прогонах. Размеры прогонов 350×450×6000мм. Данные о кирпичном столбе Сечение столба 380×380мм. Кирпич глиняный пластического прессования М100 Раствор цементно - известковый М50 Высота столба 3,6м Класс здания II. Расчет и конструирование изгибаемых элементов Задание 1 Состав задания - Увеличить несущую способность прогона покрытия по фермам на 25-30% Данные о прогоне. Двутавр №16 по ГОСТ 8239 -72* 89 Сталь класса С 250 Класс здания II. Задание 2 Состав задания - Выполнить замену прогона покрытия из швеллера на двутавр по ГОСТ 8239 -72* . Данные о прогоне. Швеллер №22 по ГОСТ 8240 - 72 Сталь класса С 250 Класс здания I. Задание 3 Состав задания - Снизить расход бетона в железобетонной балке прямоугольного сечения не менее чем на 30%, не снижая её несущей способности. (на стадии проектирования) Данные о балке Ширина сечения b=0.5м. Высота сечения h=0.5м. Класс бетона В20 Продольная рабочая арматура 2Ø 28 А400 Класс здания II. Задание 4 Состав задания – Сократить расход арматуры в железобетонной балке прямоугольного сечения не менее чем на 15%, не снижая её несущей способности. Данные о балке Ширина сечения b=0.2м. Высота сечения h=0.5м. Класс бетона В25 Продольная рабочая арматура 2Ø 20 А300 Класс здания II. Задание 5 Состав задания – Сократить расход ,бетона в железобетонной балке таврового сечения не менее чем на 18%, не снижая её несущей способности (стадия проектирования) Данные о балке Ширина полки тавра bf'=0.5м. Высота полки тавра hf'=0.2м. Ширина сечения b=0.2м. Высота сечения h=0.45м. 90 Класс бетона В25 Продольная рабочая арматура 2Ø 20 А400 Класс здания II. Задание 6 Приведенное ниже сечение балки принято нерационально. Состав задания – Привести доказательства, что сечение принято неверно. Разработать и рассчитать балку более рационального сечения, можно несколько вариантов. Данные о балке Ширина сечения b=0.5м. Высота сечения h=0.45м. Класс бетона В20 Продольная рабочая арматура 2Ø 25 А400 Класс здания I. Задание 7 Состав задания - Повысить несущую способность железобетонной балки прямоугольного сечения не менее чем на 15%, разработать несколько вариантов. Данные о балке (стадия проектирования) Ширина сечения b=0.2м. Высота сечения h=0.55м. Класс бетона В25 Продольная рабочая арматура 4Ø 18 А400 Класс здания II Задание 8 Состав задания – Сократить расход арматуры в железобетонной балке таврового сечения не менее чем на 15%, не снижая её несущей способности. Данные о балке Ширина полки тавра bf'=0.5м. Высота полки тавра hf'=0.12м. Ширина ребра b=0.2м. Высота сечения h=0.4м. Класс бетона В25 Продольная рабочая арматура 2Ø 20 А300 Класс здания II. 91 Задание 9 Состав задания – 1. Рассчитать рабочую арматуру в железобетонной балке прямоугольного сечения Данные о балке Изгибающий момент М=720кН∙м Ширина сечения b=0.24м. Высота сечения h=1,2м. Класс бетона В40 Арматура класса А600 Защитный слой а =0,1м Класс здания II. Пролет балки 12м. 2. Балка с такими размерами обладает очень большой массой. Разработать мероприятия по снижению веса балки. Задание 10 Состав задания - Повысить несущую способность железобетонной балки таврового сечения не менее чем на 20%, разработать несколько вариантов. Данные о балке Ширина полки тавра bf'=0.45м. Высота полки тавра hf'=0.10м. Ширина ребра b=0.25м. Высота сечения h=0.4м. Класс бетона В20 Продольная рабочая арматура 2Ø 22А300 Класс здания I. По результатам разработки заданий составляется отчет. Содержание отчета: Исходные данные, состав задания. Основная идея, позволяющая решить поставленную проблему. Расчеты. Итоги , что получилось в результате работы над заданием. Раздел 3 – Примеры решения задач В данном разделе рассматривается методика расчета элементов, расчет которых не включен в состав обязательных практических работ. Расчеты выполняются в тетрадях для практических работ и периодически проверяются преподавателем. 92 Раздел может быть использован при наличии пропусков занятий, при подготовке к экзамену. Расчет центрально растянутых элементов Задача 1 - Подбор сечения нижнего пояса стальной фермы из парных равнополочных уголков Исходные данные Растягивающее усилие N= 670 кН. Сталь С235 Класс здания I Решение Расчетная формула N Rу с A n (1) Требуемая площадь сечения определяется по формуле A N n Ry c Коэффициенты γn =1 для первого класса здания, γс =0,95для растянутых элементов ферм. Расчетное сопротивление стали растяжению Rу = 230МПа=230∙103 кПа Требуемая площадь сечения A 670 1 0.00307 м 2 30,7см 2 230000 0,95 Площадь одного уголка 30,7/2=15,35см2 По сортаменту равнополочных уголков принято 2∟90×9 А= 15,6∙2= 31,2см2 Проверка прочности по формуле (1) 670 0,95 230 10 3 0,00312 1 214740 < 218500 Условие удовлетворяется, прочность обеспечена. Задача 2 – Проверка прочности нижнего пояса деревянной фермы из брусьев Исходные данные Растягивающее усилие N= 85кН. Порода древесины – береза 1сорт Сечение 150×150мм. 93 В элементе имеются ослабления: врезка глубиной 20мм с двух сторон и на расстоянии 150мм от врезки - отверстие Ø12мм. Класс здания II Рисунок 17 Решение Проверка прочности центрально растянутого деревянного из цельной древесины элемента производится по формуле N Rр с , An n где N - продольное растягивающее усилие, кН; Аn - площадь нетто, м2 ; Rр - расчетное сопротивление древесины вдоль волокон, кПа; γс - коэффициент условия работы, при наличии ослаблений в растянутых элементов γс =0,8; γn - коэффициент надежности по назначению, 0,95 для зданий класса II. Rр = 7000кПа Аn = в(h-2hвр -d) = 0.15(0.15-2∙0.02 -0.012)= 0.0147м2 Проверка прочности 85 7000 0,8 0,0147 0,95 5850 ≤ 5894 Условие удовлетворяется, прочность обеспечена Расчет центрально сжатых элементов Задача3 – Определение несущей способности кирпичного столба Исходные данные Сечение столба 380×510мм Кирпич глиняный пластического прессования М100 94 Раствор цементно-известковый М50 Расчетная длина столба l0 =3.6м. Класс здания II Решение Несущая способность определяется по формуле N ≤ mg R A γc / γn mg – коэффициент, учитывающий действие длительной, при меньшей стороне прямоугольного сечения h =38см >30см mg =1. R – расчетное сопротивление кладки, определяется по таблице2 СНиП R= 1,5МПа = 1,5∙103кПа Площадь столба А= 0,38∙0,51=0,1938м2 <0.3м2 В соответствии с п. 3.11 СНиП γc =0,8 Коэффициент надежности по назначению γn =0,95 Гибкость столба h =l0 / h = 3.6 / 0.38 =9.5 По таблице 15 СНиП определяется значение упругой характеристики кладки =1000 По таблице 18 СНиП определяем коэффициент продольного изгиба =0,89 Несущая способность определится N = 1∙0.89∙1500∙0.1938∙0.8/0,95 =217.8кН Задача 4 – Подбор марки кирпича и раствора Исходные данные Продольная сила N = 330кН Сечение столба 510×510мм Кирпич силикатный Раствор цементно-известковый Расчетная длина столба l0 =4,0м. Класс здания II Решение Расчетная формула N ≤ mg R A γc / γn Из этой формулы определяется требуемое значение расчетного сопротивления кладки 95 R N n m g A c mg – коэффициент, учитывающий действие длительной, при меньшей стороне прямоугольного сечения h =51см >30см mg =1. А = 0,512 = 0,26м2 <0.3м2 γc =0,8 (п. 3.11 СНиП ) По таблице 15 СНиП определяется значение упругой характеристики кладки =750 Гибкость столба h l0 4.0 7.8 h 0.51 По таблице 18 СНиП определяем коэффициент продольного изгиба =0,905 Требуемое значение расчетного сопротивления кладки R 330 0.95 1665кПа 1,67 МПа 1 0.905 0.26 0.8 По таблице 2 СНиП принимается марка кирпича и раствора Кирпич марки М100 , раствор марки М75 R= 1.7МПа Изгибаемые элементы Пример расчета рабочей арматуры в балке прямоугольного сечения Задача № 5 Определить площадь рабочей арматуры в балке прямоугольного сечения. Подобрать арматуру по сортаменту. Выполнить схему армирования. Исходные данные Изгибающий момент М=215 кН·м. Ширина сечения балки b =0,25 м. Высота сечения балки h = 0,65 м. Бетон класса В25. Арматура класса А-400 Класс здания II 1. Расчётные характеристики Расчётное сопротивление бетона сжатию с учетом коэффициента γb2 =0,9 Rb = 14,5 103*γb2 = 13,05*103кПа Расчётное сопротивление арматуры растяжению Rs =355∙103 кПа Изгибающий момент с учётом коэффициента γп = 0,95 М = 0,95∙215 = 204,3 кН∙м 96 2. Рабочая высота сечения h0 = h- a= 0.65 - 0.05 = 0.6 м 3. Коэффициент В0 В0 = М / (b h02Rb) = 204.3 / (0.25∙0,62∙13050) =0,144 < ВR =0.405 (таблица 6) 4.По таблице 5 приложения Г принимается коэффициент ξ = 0,156 5. Площадь рабочей арматуры Аs ,м2, определяется по формуле As =ξ∙b∙h0∙Rb / Rs As = 0,156∙0,25∙0,6∙10350 / 355000 = 0,000682 м2= 6,82 см2 6. По сортаменту принимаем арматурные стержни Принято 2Ø16 А-400 As = 4,02 см2, и 2Ø14 А-400 As = 3,08см2 с общей площадью 7,11см2.(+4%) Процент переармирования (7,11-6,82 )100/6,82= 4% Рисунок 10- Расположение рабочей арматуры Задача 6 – Расчет несущей способности сечения железобетонной балки Исходные данные Высота сечения h =0.6м Ширина сечения b =0.25м Класс бетона В30 Рабочая арматура 2Ø25А300. Класс здания I Решение Расчетные характеристики материалов Расчётное сопротивление бетона сжатию Rb = 17 103*γb2 = 15,3*103кПа Расчётное сопротивление арматуры растяжению Rs =270∙103 кПа Площадь рабочей арматуры Аs = 9,82 см2 =0,000982м2 Коэффициент надежности по назначению γn =1 Рабочая высота сечения h0 = h-a = 0.6-0,05 =0.55м Высота сжатой зоны бетона 97 x Rs As 270000 0.000982 0,069 м Rb b 15300 0.25 Несущая способность сечения М= Rb b x (h0 – x/2 ) γn = 15300∙0.25∙0,069(0,55 – 0,069/2) 1= 136,05кН∙м Задача 7 – Расчет наклонного сечения железобетонной балки Исходные данные Высота сечения h =0.55м Ширина сечения b =0.2м Поперечная сила Q = 45кН Класс бетона В20 Класс поперечной арматуры А240 По расчету нормального сечения принята рабочая арматура 2Ø18А300. Класс здания II Решение Расчетные характеристики Расчетное сопротивление бетона растяжению Rbt =γb1∙0,9МПа= 0,9∙0,9∙103кПа= 810кПа. Рабочая высота сечения h0 =h - a = 0,55-0,05=0,5м Проверка условия Q≤φb3∙b∙h0∙Rbt, где φb3 =0,6 для тяжелого бетона 45 ≤ 0,6 ∙ 0,2 ∙ 0,5 ∙ 810 45 кН < 48,6 кН Условие удовлетворяется, поперечная арматура по расчету не требуется, принимается конструктивно. Диаметр поперечной арматуры принимается из условия сварки стержней по условию: d2≥0,25d1 d2≥0,25∙18= 4,5мм В соответствии с сортаментом арматурной стали принят Ø6 А240 (минимальный диаметр для класса А240). Шаг поперечной арматуры принимается конструктивно. В крайних четвертях пролета при h> 450 мм шаг принимается S≤ h/3 и не более 150мм. S≤ h/3 = 550/3=183.3мм. Принято S=150мм (кратно 5 см) . С этим шагом поперечная арматура ставится в крайних четвертях пролета. 98 В середине пролета шаг принимается конструктивно из условия S≤3/4h и не более 500 мм. S≤0,75 h = 0,75∙550=412,5мм. Принято S = 400мм (кратно 5 см). Основания и фундаменты Задача 8 –Определение наименований грунтов Задание – По результатам испытаний грунтов определить их наименование. Результаты испытаний представлены в таблице 1. Таблицы 2 – 5 используются для определения наименований грунтов Материалы к расчету и определению наименований грунтов оснований Таблица 1 – Результаты лабораторных исследований грунтов № Содержание частиц, % размером, мм WL обр. 0,5- 0,25- 0,1- 0,05- 0,01- 0,005- <0.005 % 2 0,5 0,25 0,1 0,05 0,01 1 1.8 14.27 34.29 27.8 15.75 4.1 1.99 2 0.7 0.2 10.28 15.42 1872 21.68 42 54 Wр ρs ρ W % кН/м кН/м % 22 26.5 27.3 19.2 19.6 22 28 3 3 Решение Определение наименования образца грунта № 1 В показателях образца № 1 отсутствуют показатели пластичности WL и Wр , которые служат характеристикой глинистых грунтов, значит образец 1 – песчаный грунт. Характеристиками песков являются: - крупность частиц грунта; - плотность сложения; - влажность. Определяется наименование песка по крупности. Складываем последовательно массу частиц грунта, начиная с самых мелких. Ответ находим в таблице 3. m = 1.8+ 14.27+34.29=50.36% Частиц, крупнее 0,1мм содержится менее 75% ,значит песок пылеватый. Определяем наименование песка по плотности сложения, для этого определяем коэффициенту пористости е по формуле е s 1 W 1 , где ρs - удельная плотность грунта, кН/м3 ; ρ – плотность грунта, кН/м3; W –влажность грунта, % . 99 По таблице 1 определяем значения этих величин для первого образца : ρs = 2,65 кН/м3 , ρs =1,92 кН/м3, W= 22% Влажность грунта из процентов переводим в сотые долях единицы W = 0.22. Коэффициент пористости е 2,65 1 0,22 1 0,68 1,92 По таблице 2 определяем плотность сложения песка 0,6≤ 0,68 ≤0,8, значит песок средней плотности. Далее определяется влажность грунта по степени влажности Sr Sr W s 0.22 2.65 0.86 e 0.68 0.8 < 0.86 <1 – насыщенный водой Полное наименование грунта: песок пылеватый, средней плотности, насыщенный водой. Определение наименования образца грунта № 2 В показателях образца № 1 присутствуют показатели пластичности WL и Wр – грунт глинистый. Сначала определяется число пластичности IP = WL - Wр = 54-22=32 По числу пластичности определяется наименование грунта Ip >17 - глина Определяется показатель текучести IL = (W - Wр) / IP =(28 - 22)32 =0,19 0< 0,19 < 0.25 (по таблице 5) состояние полутвердое. Полное наименование грунта – глина полутвердая Таблица 2 - Плотность сложения песчаных грунтов Коэффициент пористости для песков гравелистых, крупных, средней мелких пылеватых крупности Плотные е <0,55 е <0,6 е<0,6 Средней плотности 0,55≤ е ≤0,7 0,6≤ е ≤0,75 0,6≤ е ≤0,8 Плотность сложения Рыхлые е >0,7 е >0,75 е>0,8 100 Таблица 3 - Классификация песчаных грунтов по гранулометрическому составу Грунт Тип грунта Содержание частиц по массе Гравелистый Крупнее 2мм - более 25% Крупный Крупнее 0,5мм - более 50% Песок Средней крупности Крупнее 0,25мм - более 50% Мелкий Крупнее 0,1мм - более 75% Пылеватый Крупнее 0,1мм - менее 75 % Таблица 4 – Плотность сложения песчаных грунтов Плотность Коэффициент пористости для песков сложения крупных, средней крупности мелких Плотные е<0.55 е<0,6 Средней плотности 0,55≤ е ≤0,7 0,6≤ е ≤0,75 Рыхлые е >0.7 е >0,75 пылеватых е<0,6 0,6≤ е>0,8 е>0,8 Таблица 5 –Состояние глинистых грунтов Супеси Состояние грунтов Показатель текучести Твердое IL < 0 Пластичное 0≤ IL ≤1 Текучее IL>1 Суглинки и глины Состояние грунтов Показатель текучести Твердое IL <0 Полутвердое 0≤ IL ≤0.25 Тугопластичное 0.25 < IL ≤0.5 Мягкопластичное 0.5 < IL ≤0.75 Текучепластичное 0.75< IL ≤ 1 Текучее IL >1 Задача 9– Определение несущей способности сваи-стойки Исходные данные Сечение сваи 300×300мм Длина сваи 5м Бетон класса В20 Арматура - 4Ø18А300 Характер напластования грунтов: - Супесь IL =0.3 -1,4м - Песок пылеватый 2,6м - Cуглинок IL =0.4 - 1м - Непросадочная глина твердой консистенции. Несущая способность сваи определяется из двух условий: 1. По несущей способности тела сваи. 2. По несущей способности грунта под нижним концом сваи. 101 1. Несущая способность железобетонной сваи F c Rb A Rs As Rb = 0,9∙11,5Мпа=10350 кПа А= 0,32 =0,09м2 Rs =270000 кПа Аs = 10,18∙ 10-4 м2 F = 1(10350∙0,09 + 27∙104∙10,18∙ 10-4 ) =1206кН 2. Несущая способность сваи по грунту F=γc RA F=1∙20000∙0,09=1800кПа Из двух условий принимается меньшее значение. Несущая способность сваи- стойки Fd = 1206кН. 102 Литература Государственные стандарты 1. ГОСТ 2.105- 95 Общие требования к текстовой документации. 2. ГОСТ 21. 1101 Система проектной документации для строительства. 3. ГОСТ 5781 – 82 «Сталь горячекатаная для армирования для армирования железобетонных конструкций. Технические условия». 4. ГОСТ 6727-80 «Проволока из низкоуглеродистой стали холоднотянутая для армирования железобетонных конструкций. Технические условия». 5. ГОСТ 7348-81 «Проволока из углеродистой стали для армирования предварительно напряженных железобетонных конструкций. Технические условия». 6. РТМ 393-94 Руководящие технологические материалы по сварке и контролю качества соединений арматуры и закладных изделий железобетонных конструкций. 7. ГОСТ 10884-94 «Сталь арматурная термомеханически упрочненная для армирования железобетонных конструкций. Технические условия». Нормативная 1. СП 20.13330.2016 Нагрузки и воздействия. 2. СП 16.13330.2011 Стальные конструкции. 3. СП 53102-2004 Общие правила проектирования стальных конструкций. 4. СП 64.13330.2011 Деревянные конструкции. 5. СП 15.133330.2012* Каменные и армокаменные конструкции. 6. СП 24.13330.2011 Свайные фундаменты. 7. СП 28.13330.2010 Защита строительных конструкций от коррозии. 8. СП 63.13330.2012 Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения. 9. СП 63.13330.2018 Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения. (вводится в действие в июне 2019г.) 10. СП 22.13330.2011 Основания зданий и сооружений. Учебная 1. Сетков В.И., Сербин Е.П. Строительные конструкции. Расчет и проектирование: [Электронный ресурс]:Учебник. – М. НИЦ Инфра – М, 2018 - 444с.. Режим доступа: http://znanium.com/catalog. php?bookinfo=773849 103 2. Габитов А.И. Программный комплекс SCAD в учебном процессе:Часть 2. Применение при расчете железобетонных конструкций в курсовом и дипломном проектировании.М. СКАД СО РТ, 2011. 3. Овчинников В. В. Расчет и проектирование сварных конструкций. [Электронный ресурс]: -М.: Издательский центр «Академия», 2015. – 256с. Режим доступа: http//www.academiamoscow.ru/cataloge/483/53990/ 5. Павлова А.И. Сборник задач по строительным конструкциям. [Электронный ресурс]: Учебное пособие- М:НИЦ ИНФРА-М, 2014 – 143с. Режим доступа: http://znanium.com/catalog. php?bookinfo=430334 Перечень приложений 1. Приложение А – Материалы по разделу «Нагрузки и воздействия». Таблица 1 – Значения γf для постоянных нагрузок Таблица 2 - Вес снегового покрова на 1м2 поверхности Таблица 3- Равномерно распределенные нагрузки на перекрытия гражданских зданий. Таблица 4 - Плотность строительных материалов. Таблица 5 – Вес 1м2 плит с учетом заливки швов 2. Приложение Б – Материалы для расчета стальных конструкций Таблица 1 – Коэффициенты надежности по назначению γп Таблица 2 – Коэффициент продольного изгиба φ Таблица 3 – Нормативные и расчетные сопротивления стали (по маркам стали) Таблица 4 – Коэффициент условия работы для стальных конструкций. Таблица 5 – Сортамент прокатных балок Таблица 6 – Материалы для сварки Таблица 7 – Нормативные и расчетные сопротивления сварных швов Таблица 8 – Формулы для расчетных сопротивлений сварных швов. Таблица 9 – Сортамент равнополочных уголков. 3. Приложение В - Материалы для расчета деревянных конструкций 4. Приложение Г – Материалы для расчета железобетонных конструкций Таблица 1 - Нормативные и расчётные сопротивления тяжёлого бетона для расчета по предельным состояниям первой группы Таблица 2– Начальный модуль упругости бетона Еb Таблица 3 - Расчётные сопротивления и модуль упругости арматуры Таблица 4 – Расчётные площади поперечных сечений и масса арматуры. Таблица 5 – Коэффициенты для расчета нормальных сечений изгибаемых элементов. 104 5. Приложение Д - Материалы для расчета каменных конструкций Таблицы 1 - 3 6. Приложение Е– Материалы для расчета «Оснований и фундаментов» Таблица 1 - Расчётные сопротивления R0 песчаных грунтов Таблица 2 - Расчётные сопротивления R0 пылевато-глинистых грунтов (непросадочных). Таблица 3 – Плиты железобетонные для ленточных фундаментов Таблица 4 – Стеновые блоки для ленточных фундаментов Таблица 5 – Расчетное сопротивление грунта под нижним концом свай. Таблица 6 - Расчетное сопротивление грунта по боковой поверхности сваи. Таблица 7 – Коэффициенты условия работы γсR и γcf Примеры титульных листов 105 Приложение А – Нагрузки и воздействия Таблица 1 – Значения γƒ для постоянной нагрузки Коэффициент надёжности по нагрузке γƒ Конструкции сооружений и вид грунтов Металлические конструкции Конструкции бетонные (со средней плотностью свыше 1600 кг/м3 и менее), железобетонные, каменные, армокаменные, деревянные Конструкции бетонные (со средней плотностью 1600 кг/м3 и менее), изоляционные, выравнивающие и отделочные слои (плиты, материалы в рулонах, засыпки, стяжки и т.п.), выполняемые: в заводских условиях на строительной площадке Грунты в природном залегании Грунты насыпные 1,05 1,1 1,2 1,3 1,1 1,15 Коэффициент надёжности по нагрузке γƒ для равномерно распределённых нагрузок На перекрытия действуют равномерно распределённые временные нагрузки. Коэффициент надёжности по нагрузке γƒ для таких нагрузок принимается: 1,3 – при полном нормативном значении нагрузки менее 2,0 кПа; 1,2 - при полном нормативном значении нагрузки 2,0 кПа и более. Таблица 2– Вес снегового покрова на 1 м2 горизонтальной поверхности Снеговые районы I II III IV V VI VII VIII 0,8 1,2 1,8 2,4 3,2 4,0 4,8 5,6 (принимаются по карте) Вес снегового покрова, кПа 106 Таблица 3 – Равномерно распределённые нагрузки на перекрытие Здания и помещения 1 Квартиры жилых зданий. Спальные помещения детских дошкольных учреждений и школ – интернатов; жилые помещения домов отдыха и пансионатов, общежитий и гостиниц; палаты больниц и санаториев; террасы 2 Служебные помещения административного, инженерно – технического, научного персонала организаций и учреждений; классные помещения учреждений просвещения; бытовые помещения (гардеробные, душевые, умывальные, уборные) промышленных предприятий и общественных зданий и сооружений 3 Кабинеты и лаборатории учреждений здравоохранения; лаборатории учреждений просвещения, науки; помещения электронно-вычислительных машин; кухни общественных зданий; технические этажи; подвальные помещения 4 Залы читальные обеденные (в кафе, ресторанах, столовых) собраний и совещаний, ожидания, зрительные и концертные, спортивные торговые, выставочные и экспозиционные 5 Книгохранилища, архивы 6 Сцены зрелищных предприятий 7 Трибуны: с закреплёнными сиденьями для стоящих зрителей 8 Чердачные помещения 9 Покрытия на участках: с возможным скоплением людей (выходящих из производственных помещений, залов, аудиторий и т.п.) используемых для отдыха прочих 10 Балконы (лоджии) с учётом нагрузки: полосовой равномерной на участке шириной 0.8 м вдоль ограждения балкона (лоджии) сплошной равномерной на площади балкона (лоджии) 11 Вестибюли, фойе, коридоры лестницы, примыкающие к помещениям, указанным в позициях: 1,2 и 3 4,5,6 и 11 7 12 Перроны вокзалов Нормативные значения нагрузок, кПа полное пониженное 1,5 0,3 2,0 0,7 Не менее 2,0 Не менее 1,0 2,0 3,0 0,7 1,0 4.0 Не менее 4.0 Не менее 5,0 Не менее 5,0 1,4 Не менее 1,4 Не менее 5,0 Не менее 1,8 4,0 5,0 0,7 1,4 1,8 - 4,0 1,4 1,5 0,5 0,5 - 4,0 1,4 2,0 0,7 3,0 4,0 5,0 4,0 1,0 1,4 1,8 1,4 107 Таблица 4 - Плотность строительных материалов Материал Бетоны Асфальтобетон, укатанный катками Асфальтобетон литой (в стяжках) Бетон на гравии или щебне из природного камня (тяжёлый) Железобетон Лёгкие бетоны: керамзитобетон и перлитобетон пенобетон ячеистый шлакобетон Растворы Цементный Известковая штукатурка Сухая штукатурка Каменные материалы Мрамор, гранит, базальт Песчаники, кварциты Известняки Туфы Керамические плитки Каменная кладка Кладка из сплошного глиняного кирпича на тяжёлом растворе Кладка из сплошного глиняного кирпича на лёгком растворе Кладка из силикатного кирпича Кладка из пористого и дырчатого кирпича Древесина и изделия из неё Сосна и ель Дуб Свежесрубленная древесина Листы древесноволокнистые Фанера клеёная Тепло – и звукоизоляционные материалы Плиты минераловатные, жёсткие То же, полужёсткие Стекловата (плиты) Плиты древесноволокнистые изоляционные Войлок строительный Минеральная и стеклянная вата Шлаки гранулированные Керамзит Песок Листовые и рулонные материалы Руберойд, пергамин, толь Линолеум Поливинилхлоридные плитки Унифлекс, техноэласт, андулин Стекло оконное Объёмная масса, кг/м3 2100 1800 2400 2500 900 – 1800 300 – 500 300 – 100 1000 – 1800 2000 1400 – 1600 1600 2800 2400 2000 1200 – 1300 2700 1800 1700 1900 1300 – 1400 550 800 850 – 1000 600 200 – 400 125 – 200 50 – 150 150 – 250 100 – 150 75 – 150 400 – 700 300 – 900 1600 600 1100 – 1600 1800 2500 108 Таблица 5 – Вес 1 м2 плит и панелей с учётом заливки швов Изделие 1 Ребристые плиты покрытий: при номинальной ширине 1,5 или 3,0м и при номинальной длине до 6 м при номинальной ширине 3,0м и при номинальной длине 12 м 2 Многопустотные панели перекрытий при номинальной длине до 6м: толщиной 160мм толщиной 220мм 4 Ребристые плиты перекрытий промышленных зданий при номинальной длине 6м: высотой 350мм высотой 400мм Вес, кг 150 – 200 200 – 220 220 – 230 250 – 300 260 300 Приложение Б – Материалы для расчета стальных конструкций Таблица 1 – Расчетные сопротивления стали 109 Таблица 2– Коэффициенты надёжности по назначению γп Класс ответственности зданий и сооружений Значения γп 1 Класс I. Основные здания и сооружения особо важного народнохозяйственного или социального значения: главные корпуса ТЭС, АЭС, доменные печи, дымовые трубы высотой бол·ее 200м, телевизионные башни, резервуары для нефти и нефтепродуктов вместимостью более 10 тыс. м3, крытые спортивные сооружения с трибунами, театры, кинотеатры, цирки, крытые рынки, учебные заведения, детские дошкольные учреждения, больницы, музеи, государственные архивы и т. п. Класс II. Здания и сооружения важного народнохозяйственного или социального значения (объекты промышленного, сельскохозяйственного, жилищно – гражданского назначения, не вошедшие в I и II классы ). Класс III. . Здания и сооружения ограниченного народнохозяйственного или социального значения: склады без процессов сортировки и упаковки для хранения сельскохозяйственных продуктов, удобрений, химикатов, угля, торфа и др., теплицы, порники, одноэтажные жилые дома, опоры освещения населённых пунктов, ограды, временные здания со сроком службы более 5 лет. Для временных зданий и сооружений со сроком службы до 5 лет 0,95 0,9 0,8 Таблица 3- Коэффициент продольного изгиба φ центрально сжатых стальных элементов Гибк ость λ Значение коэффициентов φ для элементов из стали с расчётным сопротивлением Ry, МПа 200 240 280 320 360 400 440 480 520 560 600 640 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 0,988 0,967 0,939 0,906 0,869 0,827 0,782 0,734 0,665 0,599 0,537 0,479 0,425 0,376 0,328 0,290 0,259 0,233 0,210 0,191 0,987 0,962 0,931 0,894 0,852 0,805 0,754 0,686 0,612 0,542 0,478 0,419 0,364 0,315 0,276 0,244 0,218 0,196 0,177 0,161 0,985 0,959 0,924 0,883 0,836 0,785 0,724 0,641 0,565 0,493 0,427 0,366 0,313 0,727 0,239 0,212 0,189 0,170 0,154 0,140 0,984 0,955 0,917 0,873 0822 0,766 0,687 0,602 0,522 0,448 0,381 0,321 0,276 0,240 0,211 0,187 0,167 0,150 0,136 0,124 0,983 0,952 0,911 0,863 0,809 0,749 0,654 0,566 0,483 0,408 0,338 0,287 0,247 0,215 0,189 0,167 0,150 0,135 0,122 0,111 0,985 0,949 0,905 0,854 0,796 0,721 0,623 0,532 0,447 0,369 0,306 0,260 0,223 0,195 0,171 0,152 0,136 0,123 0,111 0,101 0,981 0,946 0,900 0,846 0,785 0,696 0,595 0,501 0,413 0,335 0,280 0,237 0,204 0,178 0,157 0,139 0,125 0,112 0,102 0,093 0,980 0,943 0,895 0,849 0,775 0,672 0,568 0,471 0,380 0,309 0,258 0,219 0,189 0,164 0,145 0,129 0,115 0,104 0,094 0,086 0,979 0,941 0,891 0,832 0,764 0,650 0,542 0,442 0,349 0,286 0,239 0,203 0,175 0,153 0,134 0,120 0,107 0,097 0,088 0,080 0,978 0,938 0,887 0,725 0,746 0,628 0,518 0,414 0,326 0,267 0,223 0,190 0,163 0,143 0,126 0,112 0,100 0,091 0,082 0,075 0,977 0,936 0,883 0,820 0,729 0,608 0,494 0,386 0,305 0,250 0,209 0,178 0,153 0,134 0,118 0,105 0,094 0,085 0,077 0,071 0,977 0,934 0,879 0,814 0,712 0,588 0,470 0,359 0,287 0,235 0,197 0,167 0,145 0,126 0,111 0,099 0,089 0,081 0,073 0,067 110 предел текучест и временн ое сопроти вление предел текучест и временн ое сопроти вление толщина прока та, мм Таблица 4 - Нормативные и расчетные сопротивления проката для стальных конструкций зданий и сооружений Нормативное Расчетное сопротивление, сопротивление, МПа МПа Марка стали ГОСТ или ТУ Листовая сталь 18кп 18КП 18пс 18сп 18Гпс 18Гпс 18Гсп ВСтЗкп2-1 ВСтЗкп2-1 ВСтЗпс6-1 ВСтЗпс.6-1 ВСтЗпс6-2 ВСтЗпс6-2 ВСтЗсп5-1 ВСтЗГпс5-1 ВСтЗсп5-1, ВСтЗГпс5-1 ВСтЗсп5-2 ВСтЗГпс5-2 ВСтЗсп5-2, ВСтЗГпс5-2 ВСтЗкп2 ВСтЗкп2 СтТпс 09Г2 гр. 1 09Г2 гр. 1 09Г2 гр. 2 09Г2 гр. 2 09Г2С гр.1 09Г2С гр. 1 09Г2С гр. 2 09Г2С гр. 2 09Г2С 09Г2С 09Г2С 09Г2С 10Г2С1 10Г2С1 10Г2С1 10Г2С1 10Г2С1 10Г2С1 14Г2 14Г2 15ХСНД 10ХНДП ГОСТ 23570—79 ГОСТ 23570—79 ГОСТ 23570—79 ГОСТ 23570—79 ГОСТ 23570—79 ГОСТ 23570—79 ГОСТ 23570—79 ТУ 14-1-3023-80 ТУ 14-1-3023-80 ТУ 14-1-3023-80 ТУ 14-1-3023-80 ТУ 14-1-3023-80 ТУ 14-1-3023-80 4—20 21—40 4—16 4—20 4—20 21—30 31—40 4—10 11—20 4—10 11—20 4—10 11—20 225 215 235 235 235 225 235 225 215 235 235 275 265 365 365 370 370 370 370 390 355 345 365 355 370 365 220 210 230 230 230 220 230 220 210 230 230 270 260 355 355 360 360 360 360 380 345 340 355 345 360 355 ТУ 14-1-3023-80 4—10 245 365 240 355 ТУ 14-1-3023-80 11—20 235 365 230 355 ТУ 14-1-3023-80 4—10 275 380 270 370 ТУ 14-1-3023-80 11—20 265 370 260 360 41—100 Св. 10O 10—40 4—10 11—20 4—10 11—20 4—10 11—20 4—10 11—20 21—32 33-60 61—80 81—160 4 5—9 10—20 21—32 33—60 61—100 4—9 10—32 4—32 4—9 205 185 295 315 305 345 335 345 325 365 345 305 285 275 265 355 345 335 325 325 295 335 325 345 345 365 365 430 450 440 470 460 490 470 510 490 460 450 440 430 490 490 480 470 450 430 460 450 490 470 195 175 280 310 300 340 330 340 320 360 340 290 270 260 250 340 330 320 310 310 280 320 310 330 330 350 350 410 440 430 460 450 480 460 500 480 440 430 420 410 465 465 455 450 430 410 440 430 465 450 ГОСТ 380—71* ГОСТ 380—71* ГОСТ 14637-79 ТУ 14-1-3023-80 ТУ 14-1-3023-80 ТУ 14-1-3023-80 ТУ 14-1-3023-80 ТУ 14-1-3023-80 ТУ 14-1-3023-80 ТУ 14-1-3023-80 ТУ 14-1-3023-80 ГОСТ 19232-73 ГОСГ 19282-73 ГОСТ 19282-73 ГОСТ 19282-73 ГОСТ 19282-73 ГОСТ 19282-73 ГОСТ 19282-73 ГОСТ 19282-73 ГОСТ 19282-73 ГОСТ 19282—73 ГОСТ 19282-73 ГОСТ 19282-73 ГОС1 19282-73 ГОСТ 19282-73 111 временное сопротивл ение предел текучести временное сопротивл ение ГОСТ или ТУ Нормативное Расчетное сопротивление, сопротивление, МПа МПа предел текучести Марка стали толщина проката ,мм Продолжение таблицы 3 14Г2АФ 15Г2АФДпс 10Г2С1т/у 10ХСНД 10ХСНД 16Г2АФ 16Г2АФ 18Г2АФпс 15Г2СФт/у 12ПСМФ 12ГН2МФАЮ ВСт3 кп2 BCт3кп2 ВСт3пс6, ВСтЗсп5, ВСт3Гпс5 ВСт3пс, ВСтЗсп, BСт3Гпc 09Г2 09Г2 09Г2С 09Г2С ГОСТ 19282-73 ГОСТ 19282-73 ГОСТ 19282-73 ГОСТ 19282-73 ГОСТ 19282-73 ГОСТ 19282-73 ГОСТ 19282-73 ГОСТ 19282-73 ГОСТ 19282-73 ТУ 14-1-1308 75 ТУ 14-1-1772-76 ГОСГ 380—71* ГОСТ 380-71* 4—50 4—32 10—40 4—32 33—40 4—32 33—50 4—32 10—32 10—32 16—40 4—20 21—40 390 390 390 390 390 440 410 440 440 590 590 225 215 540 540 530 530 510 590 570 590 590 685 685 365 365 370 355 355 355 355 400 375 400 400 515 515 215 205 515 490 480 480 465 535 525 535 535 595 595 350 350 ГОСТ 380—71* 4—20 235 370 225 350 ГОСТ 380—71* 21-40 225 370 215 350 440 440 490 470 290 280 330 310 420 420 465 450 18кп 18пс, 18сп, 18Гпс 18Гсп ВСтЗкп2-1 ВСтЗкп2- 1 ВСтЗкп2-1 ВСтЗпс6-1 ВСтЗпс6-1 ВСтЗпс6-1 ВСтЗпс6-2 ВСтЗпс6-2 ВСтЗсп5-1 ВСтЗГпс5-1 ВСтЗсп5-1, ВСтЗГпс5-1 ВСтЗсп5-1, ВСтЗГпс5-1 ВСтЗсп5-2, ВСтЗГпс5-2 ВСтЗсп5-2 ВСтЗГпс5-2 ВСтЗкп2 ВСтЗкп2 ГОСТ 23570-79 ГОСТ 23570 -79 ГОСТ 23570-79 ГОСТ 23570-79 ТУ 14-1-3023-80 ТУ 14-1-3023-80 ТУ 14-1-3023-80 ТУ 14-1 -3023-80 ТУ 14-1-3023-80 ТУ 14-1-3023-80 ТУ 14-1-3023-80 ТУ 14-1-3023-80 365 370 370 390 365 355 345 370 365 355 380 370 230 210 220 230 230 220 210 240 240 220 270 270 355 360 350 380 355 345 340 360 355 345 370 370 ГОСТ 19282-73 ГОСТ 19282-73 ГОС1 19282-7З ГОСТ 19282-73 4—20 305 21—32 295 4—9 345 10—20 325 Фасонная сталь 4—20 235 4—20 245 21—30 225 31—40 235 4—10 235 11—20 225 21—30 215 4—10 245 11—20 245 21—30 225 4—10 275 11—20 275 ТУ 14-1-3023-80 4—10 255 380 250 370 ТУ 14-1-3023-80 11—20 245 370 240 360 ТУ 14-1-3023-80 21—30 235 365 230 355 ТУ 14-1-3023-80 4—10 285 390 280 380 ТУ 14-1-3023-80 11—20 275 380 270 370 41—100 Св. 100 205 185 365 365 195 175 350 350 ГОСТ 380—71* ГОСТ 380—71* Продолжение таблицы 3 112 предел текучест и временн ое сопротив ление предел текучест и временн ое сопротив ление ГОСТ или ТУ толщина проката ,мм Марка стали Нормативное Расчетное сопротивление, сопротивление, МПа МПа 09Г2 гр. 1 09Г2 гр. 2 09Г2 гр. 2 09Г2С гр. 1 09Г2С гр. 1 09Г2С гр. 1 09Г2С гр. 2 09Г2С гр. 2 10Г2С1 10Г2С1 10Г2С1 10Г2С1 10Г2С1 10Г2С1 14Г2 14Г2 15ХСНД 15ХСНД 10ХНДП 10ХНДП 10ХСНД ВСтЗкп2 ТУ 14-1-3023-80 ТУ 14-1-3023-80 ТУ 14-1-3023-80 ТУ 14-1-3023-80 ТУ 14-1-3023-80 ТУ 14-1-3023-80 ТУ 14-1-3023-80 ТУ 14-1-3023-80ГОСТ 19281-73 ГОСТ 19281-73 ГОСТ 19281-73 ГОСТ 19281-73 ГОСТ 19281-73 ГОСТ 19281-73 ГОСТ 19281-73 ГОСТ 19281-73 ГОСТ 19281-73 ГОСТ 19281-73 ГОСТ 19281-73 ТУ 14-1-389-72 ГОСТ 19282-73 ГОСТ 380-71* 21-30 4—10 11—20 4—10 11—20 21—30 4—10 11—20 4 5—9 10—20 21—32 33—60 61—100 4—9 10—32 4—9 10—32 4—9 4—12 4—15 4—20 295 345 335 345 325 305 370 355 355 345 335 325 325 295 335 325 345 325 345 345 390 235 440 470 460 490 470 460 520 500 490 490 480 470 450 430 460 450 490 470 470 470 530 365 290 340 330 340 320 300 360 350 340 330 320 310 310 280 320 310 330 310 330 330 355 225 430 460 450 480 460 450 510 490 465 465 455 450 480 410 440 430 465 450 450 450 480 350 ВСтЗкп2 ВСтЗГпс5, ВОгЗпс6, ВСтЗсп5 ВСтЗпс, ВСтЗсп, ВСтЗГпс 09Г2 09Г2 09Г2С 09Г2С 09Г2С ГОСТ 380—71* 21—40 215 365 205 350 ГОСТ 380—71* 4—20 245 370 235 350 ГОСТ 380—71* 21—40 225 370 215 350 4—20 21-32 4—9 10—20 21-32 Труба 305 295 345 325 305 440 440 490 470 460 290 280 330 310 290 420 420 465 450 440 До 10 225 370 215 350 ГОСТ 10706-76* ГОСТ 10706-76* 4—15 4—15 235 245 365 370 225 235 345 355 ГОСТ 8731-74* ТУ 14-3-500-76 ТУ 14-3-567-76 ТУ 14-3-829-79 4—36 8—15 6-9 16—40 245 265 440 350 410 470 590 410 225 255 390 315 375 445 535 375 ВСтЗкп, ВСтЗпс, ВСтЗсп ВСт3кп ВСт3пс4, ВСтЗсп4 20 09Г2С 16Г2АФ 16Г2АФ ГОСТ 19281-73 ГОСТ 19281-73 ГОСТ 19281-73 ГОСТ 19281-73 ГОСТ 19281-73 ГОСТ 10705-80 113 Таблица 5- Коэффициенты условий работы элементов стальных конструкций Элементы конструкций 1. Сплошные балки и сжатые элементы ферм перекрытий под залами театров, клубов, кинотеатров, под трибунами, под помещениями магазинов, книгохранилищ и архивов и т. п. при весе перекрытий, равном временной нагрузке или большем ее 2. Колонны общественных зданий и опор водонапорных башен 3. Сжатые основные элементы (кроме опорных) решетки составного таврового сечения из уголков сварных ферм покрытий и перекрытий (например, стропильных и аналогичных им ферм) при гибкости ≥ 60 4. Сплошные балки при расчетах на общую устойчивость 5. Затяжки, тяги, оттяжки, подвески, выполненные из прокатной стали 6. Элементы стержневых конструкций покрытий и перекрытий: а) сжатые (за исключением замкнутых трубчатых сечений) при расчетах на устойчивость б) растянутые в сварных конструкциях в) растянутые, сжатые, а также стыковые накладки в болтовых конструкциях (кроме конструкций на высокопрочных болтах) из стали с пределом текучести до 440 МПа, несущих статическую нагрузку, при расчетах на прочность 7. Сплошные составные балки, колонны, а также стыковые накладки из стали с пределом текучести до 440 МПа, несущие статическую нагрузку и выполненные с помощью болтовых соединений (кроме соединений на высокопрочных болтах) при расчетах на прочность 8. Сечения прокатных и сварных элементов, а так же накладок из стали с пределом текучести до .440 МПз в местах стыков, выполненных на болтах (кроме стыков на высокопрочных болтах), несущих статическую нагрузку, при расчетах на прочность: а) сплошных балок и колонн б) стержневых конструкций покрытий и перекрытий 9. Сжатые элементы решетки пространственных решетчатых конструкций из одиночных уголков равнополочных или неравно полочных (прикрепляемых большей полкой): а) прикрепляемые непосредственно к поясам одной полкой при помощи сварных швов либо двух и более болтов, поставленных вдоль уголка: раскосы по рис. 1.1, а, б распорки по рис. 1.1, б, в раскосы по рис. 1.1, в раскосы по рис. 1.1, г, д б) прикрепляемые непосредственно к поясам одной полкой при помощи одного болта (кроме указанных в п. 9, в настоящей таблицы), а также прикрепляемые через фасонку независимо от вида соединения в) при сложной перекрестной решетке и одно болтовых соединениях по рис. 1.1,е Коэффициенты условий работы γc 0,9 0,95 0,8 0,95 0,9 0,95 0,95 1,05 1,1 1.1 1,05 0,9 0,9 0.85 0,8 0,75 0,7 114 10. Сжатые элементы из одиночных уголков, прикрепляемые одной полкой (для неравно полочных уголков только меньшей полкой), за исключением элементов конструкций, указанных в поз. 9 настоящей таблицы, и плоских ферм из одиночных уголков 0,75 Примечания; 1. Коэффициенты условий работы γc < I при расчете одновременно учитывать не следует. 2. Коэффициенты условий работы, приведенные соответственно в поз. 1 и 6, в; 1 и 7; 1и 8; 2 и 7; 2 и 8, а; 6, в; 6, б и 8, б, при расчете следует учитывать одновременно. 3. Коэффициенты условий работы, приведенные в поз. 3; 4; 6, а, в; 7; 8; 9 и 10, а также в поз. 5 и 6, б (кроме стыковых сварных соединений), при расчете соедини) при рассматриваемых элементов учитывать не следует. 4. В случаях, не оговоренных в настоящей таблице в формулах следует принимать γc = 1. Таблица 6 - Двутавры стальные с параллельными гранями полок типа Ш (широкополочные) по ГОСТ 26020-83 Номер профи ля 20Ш 1 23Ш 26Ш 1 26Ш 2 30Ш 1 30Ш 2 30Ш 3 35Ш 1 35Ш 2 35Ш 3 40Ш 1 40Ш 2 40Ш 3 Сталь Размеры , мм h C245 C255 C285 C245 C255 C285 C245 C255 C285 C245 C255 C285 C345 C345 C375 b s t Площа дь, см2 Масс а 1м.п, кг Iх ,см 4 Справочные величины для осей х-х у-у Wх , ix, Iу см4 Wу см3 см см3 iy , см 193 226 251 255 150 155 180 180 6 6,5 7,0 7,5 9 10 10 12 38,.95 46,08 54,37 62,73 30,6 36,2 42,7 49,25 2660 4260 6225 7429 275 377 496 583 8,26 9,62 10,70 10,88 507 622 974 1168 67,6 80,2 108,2 129,8 3,61 3,67 4,23 4,31 291 200 8,0 11,0 68,3 53,6 10400 715 12,34 1470 147 4,64 295 299 338 341 345 388 392 396 200 200 250 250 250 300 300 300 8,5 9,0 9,5 10,0 10,5 9,5 11,5 12,5 13 15 12,5 14,0 16,0 14,0 16,0 18,0 77,65 87,0 95,67 104,74 116,3 122,4 141,6 157,2 61,0 68,3 75,1 82,2 91,3 96,1 111,1 123,4 12200 14040 19790 22070 25140 34360 39700 44740 827 939 1171 1295 1458 1771 2025 2260 12,53 12,7 14,38 14,52 14,70 16,86 16,75 16,87 1737 2004 3260 3650 4170 6306 7209 8111 173,7 200,4 261 292 334 480 481 541 4,73 4,8 5,84 5,9 5,99 7,18 7,14 7,18 115 Таблица 7- Двутавровые балки (по ГОСТ 8239—72*)Сортамент стальных прокатных профилей h — высота балки; b — ширина полки; d — толщина стенки; t — средняя толщина полки; R—радиус внутреннего закругления; J—момент инерции; W—момент сопротивления; S — статистический момент полусечения; i — радиус инерции; Jt — момент инерции при кручении *Профили, рекомендуемые по сокращенному сортаменту, утвержденному Госстроем СССР от 20.04.1984 г. № 59. Номер балки 10* 12* 14* 16* 18* 20 22 24 27 30 33 36 40 45 50 55 60 h 100 120 140 160 180 200 220 240 270 300 330 360 400 450 500 550 600 b 55 64 73 81 90 100 110 115 125 135 140 145 155 160 170 180 190 Размер, мм d t 4,5 7,2 4,8 7,3 4,9 7,5 5 7,8 5,1 8,1 5,2 8,4 5,4 8,7 5,6 9,5 6 9,8 6,5 10,2 7 11,2 7,5 12,3 8,3 13 9 14,2 10 15,2 11 16,5 12 17,8 А, см2 R 7 7,5 8 8,5 9 9,5 10 10,5 11 12 13 14 15 16 17 18 20 12 14,7 17,4 20,2 23,4 26,8 30,6 34,8 40,2 46,5 53,8 61,9 72,7 84,7 100 118 138 Масса 1 м, кг 9,46 11,5 13,7 15,9 18,4 21 24 27,3 31,5 36,5 42,2 48,6 57 66,5 78,5 92,6 108 Jx, см4 Wx, см3 ix, см Sx, см3 Jy, см3 Wy, см3 iy, см Jt, см4 198 350 572 873 1290 1840 2550 3460 5010 7080 9840 13380 19062 27696 39727 55962 76806 39,7 58,4 81,7 109 143 184 232 289 371 472 597 743 953 1231 1589 2035 2560 4,06 4,88 5,73 6,57 7,42 8,28 9,13 9,97 11,2 12,3 13,5 14,7 16,2 18,1 19,9 21,8 23,8 23 33,7 46,8 62,3 82,4 104 131 163 210 268 339 423 545 708 919 1181 1491 17,9 27,9 41,9 58,6 82,6 115 157 198 260 337 419 516 667 808 1043. 1356 1725 6,49 8,72 11,5 14,5 18,4 23,1 28,6 34,5 41,5 49,9 59,9 71,1 86,1 101 123 151 182 1,22 1,38 1,55 1,7 1,88 2.07 2,27 2,37 2,54 2,69 2,79 2,89 3,03 3,09 3,23 3,39 3,54 2,28 2,88 3,59 4,46 5,6 6,92 8,6 11,1 13,6 17,4 23,8 31,4 40,6 54,7 75,4 100 135 116 Таблица 8 – Материалы для сварки, соответствующие маркам стали Группы конструкци йв климатическ их районах 2 и 3 во всех районах, кроме I1, I2, II2, II3 1 во всех районах, 2 и 3 в районах I1, I2, II2, II3 Марка стали 18сп, 18пс, 18кп, 18Гсп, 18Гпс, ВСт3сп, ВСт3пс, ВСт3кп, ВСт3Гпс, ВСтТпс 09Г2С, 09Г2, 10Г2С1, 14Г2, 15ХСНД, 10ХНДП, 10ХСНД 18Г2Афпс, 16Г2АФ, 15Г2СФ, 15Г2АФДпс, 14Г2АФ 18сп, 18Гпс, 18Гсп, ВСт3сп, ВСт3пс, ВСт3Гпс, ВСтТпс 09Г2С, 09Г2, 10Г2С1, 14Г2, 15ХСНД, 10ХНДП, 10ХСНД 18Г2Афпс, 16Г2АФ, 15Г2АФДС, 14Г2АФ 12ГН2МФАЮ, 12Г2СМФ Материалы для сварки под флюсом в углекислом марки газе (по ГОСТ марки сварочной 8050-76) флюсов (по проволоки ГОСТ (по ГОСТ 9087-81) 2246-70*) АН-348-А, АН - 60 Св-08А Св-08ГА Св-08Г2С Св-08Г2СЦ Св-10НМА, Св-08ХМ АН-47, АН-43, АН-17М Св-10НМА АН-348-А покрытым и электрода ми типа (по ГОСТ 9467-75) Э42 Э46 Э46 Э50 Св-08Г2С Св-08Г2СЦ Св-08ХГСМА Св-10ХГ2СМА Св-08А Св-08ГА Э50 Э60 Э42А, Э46А Св-08Г2С Св-08Г2СЦ АН-47, АН-43 Св-10НМА АН-47, АН-17М АН-17М Э50А Э60А Св08ХН2ГМЮ Св-08Г2С Св-08Г2СЦ Св-08ХГСМА Св-10ХГ2СМА Св-10ХГ2СМА Э50А Э60 Э70 117 Таблица 9 – Нормативные и расчётные сопротивления металла швов сварных соединений с угловыми швами Сварочные материалы Тип электрода (по ГОСТ 9467 - 75) Э42, Э42А Э46, Э46А Э50, Э50А Э60 Э70 Rwun Марка проволоки Св – 08, Св – 08А Св – 08ГА Св – 10ГА, Св – 08Г2С, Св – 08Г2СЦ Св – 08Г2С, Св – 08Г2СЦ Св – 10НМА, Св - 10Г2 Св-10ХГ2СМА, Св-08ХН2ГМЮ Rwf МПа 410 450 490 180 200 215 590 685 240 280 Таблица 10 – Формулы для определения расчётных сопротивлений швов Условное обозначен ие Расчётное сопротивление Rwy Rwy= Ry Rwu Rwu= Ru Растяжение и изгиб при автоматической, полуавтоматической или ручной сварке по пределу текучести Rwy Rwy=0,85 Ry Сдвиг Rws Rws= Rs Срез (условный): - по металлу шва Rwf Rwf=0,55 Rwun/γwm Сварные соединения Стыковые Напряжённое состояние Сжатие. Растяжение и изгиб при автоматической, полуавтоматической или ручной сварке с физическим контролем качества швов: - по пределу текучести - по временному сопротивлению С угловыми швами 118 Сортамент стальных прокатных профилей Сталь прокатная угловая равнополочная (по ГОСТ 8509—72*) Обозначения: Ь —ширина полки; d — толщина полки; R—радиус внутреннего закругления; r — радиус закругления полок; t — момент инерции; t —радиус инерции; г — расстояние от центра тяжести Таблица 9 Номер профиля Размеры, мм Площадь профиля, см2 Масса 1м длины, кг Радиус инерции iу2, см, при δ, мм Справочные величины для осей x–x Ь d R r 5 50 4 5 5,5 1,8 3,89 4,8 3,05 3,77 9,21 11,2 5,6 6.3 56 63 5 6 6 6 7 7 2 2,3 2,7 5,41 6,13 7,28 4,25 4,81 5,72 16 23,1 27,1 x, см4 Ix, см x0 – x0 y0 – y0 x1 – x1 iч0 J у0 мин, iу0 макс, мин, см4 см см J x1, см4 z0, см 10 12 14 1,54 1,53 J x0 макс, см4 14,6 17,8 1,94 1,92 3,8 4,63 0,99 0,98 16,6 20,9 1,38 1,42 2,43 2,45 2,51 2,53 2,58 2,61 1,72 1,94 1,93 25,4 36,6 42,9 2,16 2,44 2,43 6,59 9,52 11,2 1,1 1,25 1,24 29,2 41,5 50 1,57 1,74 1,78 2,69 2,96 2,99 2,77 3,04 3,06 2,85 3,12 3,14 119 Продолжение таблицы 9 Размеры, мм Номер профиля Ь d R r 7 70 8 2.7 7,5 75 5 5 6 6 7 9 3 8 80 9 3 9 90 10 3,3 10 100 12 4 11 110 6 7 7 8 7 8 10 12 8 12 4 12,5 125 8 9 10 12 14 Радиус инерции iу2, см, при ó, мм Справочные величины для осей 4,6 Площадь Масса 1м длины, x–x x0 – x0 y0 – y0 профиля, , 4 кг x см Ix, см J x0 макс, iч0 J у0 мин, см2 см4 макс, см4 см 6,86 5,38 31,9 2,16 50,7 2,72 13,2 8,15 6,39 37,6 2.15 59,6 2.71 15,5 7,39 5,8 39,5 2,31 62,6 2,91 16,4 8,78 6,89 46,6 2,3 73,9 2,9 19,3 10,1 7,96 53,3 2,29 84,6 2,89 22,1 9,38 7,36 57 2,47 90,4 104 3,11 23,5 10,8 8,51 65,3 2,45 3,09 27 12,3 9,64 94,3 2,77 150 3,49 38,9 13,9 10,9 106 2,76 168 3,48 43,8 13,8 10,8 131 3,08 207 3,88 54,2 15,6 12,2 147 3,07 233 3,87 60,9 19,2 15,1 179 3,05 284 3,84 74,1 22,8 17,9 209 3,03 331 3,81 86,9 17,2 13,5 198 3,39 315 4,28 81,8 19,7 22 24,3 28,9 15,5 17,3 19,1 22,7 294 327 360 422 3,87 3,86 3,85 3,82 467 520 571 670 4,87 4,86 4,84 4,82 122 135 149 174 x1 – x1 iу0 J x1, z0, см мин, см4 см 1,39 56,7 1,9 1.38 68,4 1,94 1,49 69,6 2,02 1,48 83,9 2,06 1,48 98,3 2,1 1,58 102 2,19 1,58 119 2,23 1,78 169 2,47 1,77 194 2,51 1,98 231 2,71 1,98 265 2,75 1,96 333 2,83 1,95 402 2,91 2,18 353 3 2,49 2,48 2,47 2,46 516 582 649 782 3,36 3,4 3,45 3,53 10 12 14 3,23 3,25 3,42 3,44 3,47 3,65 3,67 4,06 4,08 4,45 4,47 4,52 4,56 4,87 3,3 3,33 3,49 3,52 3,55 3,72 3,75 4,13 4,15 4,52 4,54 4,59 4,64 4,95 3,38 3,4 3,57 3,60 3,61 3,8 3,82 4,21 4,53 4,60 4,62 4,67 4,71 5,01 5,46 5,48 5,52 5,55 5,53 5,56 5,59 5,63 5,6 5,63 5,66 5,7 120 Размеры, мм Номер профиля 14 Ь d r Площадь Масса м длины, профиля, кг см2 9 10 12 160 10 11 12 14 16 180 11 12 200 12 13 14 16 20 25 30 14 4,6 16 5,3 16 5.3 18 6 22 220 14 16 21 7 24,7 27,3 32,5 31,4 34,4 37,4 43,3 49,1 38,8 42,2 47,1 50,9 54,6 62 76,5 94,3 111,5 60,4 68,6 25 250 24 8 78,4 16 18 20 140 R 16 Радиус Iу2, См, при δ, мм Справочные величины для осей 19,4 21,5 25,5 24,7 27 29,4 34 38,5 30,5 33,1 37 39,9 42,8 48,7 60,1 74 87,6 47,4 53,8 61,5 x–x x, см4 Ix, см 466 512 602 744 844 913 1046 1175 1216 1317 1823 1961 2097 2363 2871 3466 4020 2814 3175 4717 4,34 4,33 4,31 4,96 4,95 4,94 4,92 4,89 5,6 5,59 6,22 6,21 6,2 6,17 6,12 6,06 6 6,83 6,81 7,76 x0 – x0 J x0 макс, см4 739 814 957 1229 1341 1450 1662 1866 1933 2093 2896 3116 3333 3755 4560 5494 6351 4470 5045 7492 y0 – y0 x1 – x1 iч0 макс, J у0 мин, iу0 мин, J x1, см см4 см см4 5,47 5,46 5,43 6,25 6,24 6,23 6,2 6,17 7,06 7,04 7,84 783 7,81 7,78 7,72 7,63 7,55 8,6 8,58 9,78 192 211 248 319 348 376 431 485 500 540 749 805 861 970 1182 1438 1688 1159 1306 1942 2,79 2,78 2,76 3,19 3,18 3,17 3,16 3,14 3,59 3,58 3,99 3,98 3,97 3,96 3,93 3,91 3,89 4,38 4,36 4,98 818 911 1097 1356 1494 1633 19Н 2191 2128 2324 3182 3452 3722 4264 5355 6733 81230 4941 5661 8286 z0, см 10 3,78 6,1 3,82 6,12 3,9 6,15 4,3 6,91 4,35 6,93 4,39 6,95 4,47 6,99 4,55 7,03 4,85 7,74 4,89 7,76 5,37 8,55 5,42 8,58 5,46 8,6 5,54 8,64 5,7 8,72 5,89 8,81 6,07 8,9 5,93 9,38 6,02 9,42 6,75 10,62 12 14 6,17 6/19 6,23 6,97 7 7,02 7,06 7,1 7,81 7,83 8,62 8,64 8,67 8,70 8,79 8,88 8,97 9,45 9,49 10,69 6,24 6,25 6,3 7,05 7,07 7,09 7,13 7,17 7,88 7,9 8,69 8,71 8,73 8,77 8,86 8,95 9,05 9,51 9,56 10,75 121 Приложение В – Деревянные конструкции Таблица 1- Расчетные сопротивления древесины Расчетные сопротивления, МПа, для сортов (классов) Напряженное состояние и древесины характеристика элементов обозначение 1/К26 2/К20 3/К16 Rи , Rс , Rсм 14 13 8,5 1 Изгиб, сжатие и смятие вдоль волокон а) элементы прямоугольного сечения (за исключением указанных в подпунктах "б", "в") высотой до 50 см. б) элементы прямоугольного Rи , Rс , Rсм 15 14 10 сечения шириной свыше 11 до 13 см при высоте сечения свыше 11 до 50 см в) элементы прямоугольного Rи , Rс , Rсм 16 15 11 сечения шириной свыше 13 см при высоте сечения свыше 13 до 50 см г) элементы из круглых Rи , Rс , Rсм 16 10 лесоматериалов без врезок в расчетном сечении 2 Растяжение вдоль волокон: а) элементы из цельной древесины Rр 10 7 б) клееные элементы Rр 12 9 Таблица 2 – Коэффициент mп Древесные породы Коэффициент mп для расчетных сопротивлений растяжению, изгибу, сжатию и сжатию и скалывани смятию вдоль волокон смятию поперек ю Rск Rр, Rи, Rс, Rсм волокон Rс90, Rсм90 Хвойные 1 Лиственница, кроме европейской 2 Кедр сибирский, кроме кедра Красноярского края 3 Кедр Красноярского края 4 Пихта Твердые лиственные 5 Дуб 6 Ясень, клен, граб 7 Акация 8 Береза, бук 9 Вяз, ильм Мягкие лиственные 10 Ольха, липа, осина, тополь 1,2 1,2 1 0,9 0,9 0,9 0,65 0,8 0,65 0,8 0,65 0,8 1,3 1,3 1,5 1,1 1 2 2 2,2 1,6 1,6 1,3 1,6 1,8 1,3 1 0,8 1 0,8 122 Приложение Г - Материалы для расчета железобетонных конструкций Таблица 1 - Расчетные сопротивления тяжелого бетона для расчета по предельным состояния первой группы Вид сопротивления Сжатие Rb Растяжение R b Значения сопротивлений, МПа, для класса бетона по прочности на сжатие при бетоне класса В7,5 В10 В12,5 В15 В20 В25 B30 В35 В40 В45 В50 В55 В60 4,50 6,0 7,50 8,50 11,5 14,5 17,0 19,5 22,0 25,0 27,5 30,0 33,0 0,48 0,57 0,66 0,75 0,9 1,05 1,20 1,30 1,40 1,45 1,55 1,60 1,65 t Таблицa 2 - Начальный модуль упругости бетона при сжатии Eb ∙ 10-3 МПа В10 В15 В20 В25 B30 В35 В40 В45 В50 В55 В60 19,0 24,0 27,5 30,0 32,5 34,5 36,0 37,0 38,0 39,0 39,5 Таблица 3 - Расчетные сопротивления арматуры Арматура классов Расчетные значения сопротивления арматуры для предельных состояний первой группы, МПа растяжению cжатию Rsc продольной поперечной (хомутов и Rs отогнутых стержней) Rsw А240 215 170 215 А300 270 215 270 А400 355 285 355 А500 435 300 435(400) В500 415 300 415 (360) Примечание – Значение Rsc в скобках используют только при расчете на кратковременное действие нагрузки. Значение модуля упругости Еs принимают одинаковыми при растяжении и сжатии и равными Еs = 2∙105 МПа. 123 7 8 9 A500 Обыкновенная арматурная проволока В500 6 A240 A400 Горячекатаная арматура периодичес кого профиля из стали классов A300 Расчетные площади поперечного сечения, см2, при числе стержней Масса, кг/м Диометр, мм Таблица 4- Расчетные площади поперечных сечений и масса арматуры 3 0,071 0,!4 0,21 0,28 0,35 4 0,126 0,25 0,38 0,50 0,63 0,42 0,76 0,49 0,88 0,57 1,01 0,64 1,13 0,71 0,055 1,26 0,098 — — — — — — × × 5 0,196 0,39 0,59 0,79 0,98 1,18 1,37 1.57 1,77 1,96 0,154 — — — × 6 0,283 0,57 0,85 1,13 1,42 1,70 1,98 2,26 2,55 2,83 0,222 — × — — 7 0,385 0,77 1,15 1,54 1,92 2,31 2,69 3,08 3,46 3,85 0,302 — × — — 8 0,503 1,01 1,51 2,01 2,51 3,02 3,52 4,02 4,53 5,03 0,395 — × — — 10 0,785 1,57 2,36 3,14 3,93 4,71 5,5 6,28 7,07 7,85 0,617 × × × — 12 1,131 2,26 3,39 4,52 5.65 6,79 7,92 9,05 10,18 11,31 0,888 × × × 14 1,539 3,08 4,62 6,16 7,69 9,23 10,77 12,31 13,85 15,39 1,208 × × × — — 16 2,011 4,02 6,03 8,04 10,05 12,06 14,07 16,08 18,10 20,11 1,578 × × × — 18 2,545 5,09 7,63 10,18 12,72 15,27 17,81 20,36 22,90 25,45 1,998 × × × — 20 3,142 6,28 9,41 12,56 15,71 18,85 21,99 25,14 28,28 31,42 2,466 × × × — 22 3,801 7,6 11,4 15,20 19,00 22,81 26,61 30,41 34,21 38,01 2,984 × × × — 25 4,909 9,82 14,73 19,63 24,54 29,45 34,36 39,27 44,13 49,09 3,853 × × × — 28 6,158 12,32 18,47 24,63 30,79 36,95 43 1 49,26 55,42 61,58 4,834 × × × — 32 8,042 16,08 24,13 32,17 40,21 48,25 56,30 64,34 72,38 80,42 6,313 × × — — 36 10,18 20,36 30,54 40,72 50,9 61,08 71,26 81,44 91,62 101,80 7,99 × × — — 40 12,56 25,12 37,68 50,24 62,8 75,36 87,92 100,48 113,04 125,60 9,87 × × — — 1 2 3 4 5 10 Примечание - Значком «×» отмечены прокатываемые диаметры. 124 Табдица 5 - Вспомогательная таблица для расчета изгибаемых элементов прямоугольного сечения, армированных одиночной арматурой =х/h0 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 0,07 0,08 0,09 0,1 0,11 0,12 0,13 0,14 0,15 0,16 0,17 0,18 0,19 0,2 0,21 0,22 0,23 0,24 0,25 0,26 0,27 0,28 0,29 0,3 0,31 0,32 0,33 0,34 0,35 =z/ h0 0,995 0,99 0,985 0,98 0,975 0,97 0,965 0,96 0,955 0,95 0,945 0,94 0,935 0,93 0,925 0,92 0,915 0,91 0,905 0,9 0,895 0,89 0,885 0,88 0,875 0,87 0,865 0,86 0,855 0,85 0,845 0,84 0,83 0,83 0,825 B0 0,01 0,02 0,03 0,039 0,048 0,058 0,067 0,077 0,085 0,095 0,104 0,113 0,121 0,13 0,139 0,147 0,155 0,164 0,172 0,18 0,188 0,196 0,203 0,211 0,219 0,226 0,236 0,241 0,248 0,255 0,262 0,269 0,275 0,282 0,289 =х/h0 0,36 0,37 0,38 0,39 0,4 0,41 0,42 0,43 0,44 0,45 0,46 0,47 0,48 0,49 0,50 0,51 0,52 0,53 0,54 0,55 0,56 0,57 0,58 0,59 0,6 0,61 0,62 0,63 0,64 0,65 0,66 0,67 0,68 0,69 0,7 =z/ h0 0,82 0,815 0,81 0,805 0,8 0,795 0,79 0,785 0,78 0,755 0,77 0,765 0,76 0,755 0,75 0,745 0,74 0,735 0,73 0,725 0,72 0,715 0,71 0,705 0,7 0,695 0,69 0,685 0,68 0,675 0,672 0,665 0,66 0,655 0,65 B0 0,295 0,301 0,309 0,314 0,32 0,326 0,332 0,337 0,343 0,349 0,354 0,359 0,365 0,37 0,375 0,38 0,385 0,39 0,394 0,399 0,403 0,408 0,412 0,416 0,42 0,424 0,428 0,432 0,435 0,439 0,442 0,446 0,449 0,452 0,455 125 Таблица 6 - Значения ω, граничные значения εR и BR для элементов из тяжелого бетона без предварительного напряжения Класс бетона ω В7,5 В10 В12,5 В15 В20 В25 В30 0,814 0,802 0,79 0,782 0,758 0,734 0,714 Класс и расчетное сопротивление арматуры Rs, МПа A-400, Rs=355, Вр-1, Rs=360, A-300 Rs=270 A-III, Rs=450 Ø – 40 мм Ø – 5 мм εR BR εR BR εR BR εR BR 0,689 0,452 0,658 0,441 0,63 0,432 0,66 0,442 0,674 0,447 0,647 0,437 0,615 0,426 0,645 0,437 0,660 0,442 0,629 0,431 0,6 0,42 0,631 0,432 0,650 0,439 0,619 0,427 0,59 0,416 0,62 0,428 0,623 0,429 0,592 0,417 0,562 0,404 0,593 0,417 0,596 0,418 0,565 0,405 0,535 0,392 0,566 0,406 0,573 0,408 0,541 0,394 0,512 0,381 0,543 0,395 Таблица 7 – Значения коэффициентов φb и φж φb и φж при l0/h' N 6 8 10 12 14 16 18 20 Коэффициент φb 0 0,93 0,92 0,91 0,9 0,89 0,86 0,83 0,8 0,5 0,92 0,91 0,9 0,88 0,85 0,8 0,73 0,65 1 0,92 0,91 0,89 0,86 0,81 0,74 0,63 0,55 Коэффициент φж А. При площади сечения промежуточных стержней, расположенных у граней, параллельных рассматриваемой плоскости Ав, пром≤⅓ (Аs+ Аs') 0 0,93 0,92 0,91 0,9 0,89 0,87 0,84 0,81 0,5 0,92 0,92 0,91 0,9 0,87 0,84 0,8 0,75 1 0,92 0,91 0,9 0,88 0,86 0,83 0,77 0,7 То же, при Ав, пром≥⅓ (Аs+ Аs') 0 0,92 0,92 0,91 0,89 0,87 0,84 0,8 0,75 0,5 0,92 0,91 0,9 0,87 0,83 0,79 0,72 0,65 1 0,92 0,91 0,89 0,86 0,8 0,74 0,66 0,58 Nl Примечание: Nl – продольная сила от действия постоянных и длительных нагрузок; N – продольная сила от действия всех нагрузок (постоянных, длительных, кратковременных) 126 Приложение Д – Каменные конструкции Таблица 1 Марк Расчетные сопротивления R, МПа, сжатию кладки из кирпича всех видов и а керамических камней со щелевидными вертикальными пустотами шириной до 12 мм кирпи при высоте ряда кладки 50-150 мм на тяжелых растворах ча при марке раствора при прочности или раствора камня 200 150 100 75 50 25 10 4 0,2 нулевой 300 3,9 3,6 3,3 3,0 2,8 2,5 2,2 1,8 1,7 1,5 250 3,6 3,3 3,0 2,8 2,5 2,2 1,9 1,6 1,5 1,3 200 3,2 3,0 2,7 2,5 2,2 1,8 1,6 1,4 1,3 1,0 150 2,6 2,4 2,2 2,0 1,8 1,5 1,3 1,2 1,0 0,8 125 2,2 2,0 1,9 1,7 1,4 1,2 1,1 0,9 0,7 100 2,0 1,8 1,7 1,5 1,3 1,0 0,9 0,8 0,6 75 1,5 1,4 1,3 1,1 0,9 0,7 0,6 0,5 50 1,1 1,0 0,9 0,7 0,6 0,5 0,35 35 0,9 0,8 0,7 0,6 0,45 0,4 0,25 Примечание - Расчетные сопротивления кладки на растворах марок от 4 до 50 следует уменьшать, применяя понижающие коэффициенты: 0,85 - для кладки на жестких цементных растворах (без добавок извести или глины), легких и известковых растворах в возрасте до 3 мес.; 0,9 - для кладки на цементных растворах (без извести или глины) с органическими пластификаторами. Уменьшать расчетное сопротивление сжатию не требуется для кладки высшего качества растворный шов выполняется под рамку с выравниванием и уплотнением раствора рейкой. В проекте указывается марка раствора для обычной кладки и для кладки повышенного качества. Таблица 2 Гибкость Коэффициент продольного изгиба φ при упругих характеристиках кладки α λh λi 1500 1000 750 500 350 200 4 14 1 1 1 0,98 0,94 0,9 6 21 0,98 0,96 0,95 0,91 0,88 0,81 8 28 0,95 0,92 0,9 0,85 0,8 0,7 10 35 0,92 0,88 0,84 0,79 0,72 0,6 12 42 0,88 0,84 0,79 0,72 0,64 0,51 14 49 0,85 0,79 0,73 0,66 0,57 0,43 16 56 0,81 0,74 0,68 0,59 0,5 0,37 18 63 0,77 0,7 0,63 0,53 0,45 0,32 22 76 0,69 0,61 0,53 0,43 0,35 0,24 26 90 0,61 0,52 0,45 0,36 0,29 0,2 30 104 0,53 0,45 0,39 0,32 0,25 0,17 34 118 0,44 0,38 0,32 0,26 0,21 0,14 38 132 0,36 0,31 0,26 0,21 0,17 0,12 42 146 0,29 0,25 0,21 0,17 0,14 0,09 46 160 0,21 0,18 0,16 0,13 0,1 0,07 50 173 0,17 0,15 0,13 0,1 0,08 0,05 54 187 0,13 0,12 0,1 0,08 0,06 0,04 φ Примечание - Коэффициент при промежуточных величинах гибкостей определяется интерполяцией. 100 0,82 0,68 0,54 0,43 0,34 0,28 0,23 - 127 Таблица 3 Вид кладки 1 Из крупных блоков, изготовленных из тяжелого и крупнопористого бетона на тяжелых заполнителях и из тяжелого природного камня Упругая характеристика α при марках раствора при прочности раствора 25-200 10 4 0,2 нулевой 1500 1000 750 750 500 3 ( γ ≥ 1800 кг / м ) 2 Из камней, изготовленных из тяжелого бетона, тяжелых природных камней и бута 3 Из крупных блоков, изготовленных из бетона на пористых заполнителях и поризованного, крупнопористого бетона на легких заполнителях, плотного силикатного бетона и из легкого природного камня 4 Из крупных блоков, изготовленных из ячеистых бетонов: автоклавных неавтоклавных 5 Из камней, изготовленных из ячеистых бетонов: автоклавных неавтоклавных 6 Из керамических камней (кроме крупноформатных) 7 Из кирпича керамического пластического прессования полнотелого и пустотелого, из пустотелых силикатных камней, из камней, изготовленных из бетона на пористых заполнителях и поризованного, из легких природных камней 8 Из кирпича силикатного полнотелого и пустотелого 9 Из кирпича керамического полусухого прессования полнотелого и пустотелого 1500 1000 750 500 350 1000 750 500 500 350 750 500 750 500 500 350 500 350 350 350 750 500 1200 500 350 1000 350 200 750 350 200 500 200 200 350 1000 750 500 350 200 750 500 350 350 200 500 500 350 350 200 128 Приложение Е – Материалы для расчета оснований и фундаментов Таблица 1 - Расчетные сопротивления Rо песчаных грунтов , кПа, в зависимости от плотности сложения песков R0 Пески Крупные независимо от влажности Средней крупности независимо от влажности Мелкие: маловлажные влажные и насыщенные водой Пылеватые: маловлажные влажные насыщенные водой плотные 600 500 средней плотности 500 400 400 300 300 200 .300 200 150 250 150 100 Таблица 2 - Расчетные сопротивления Rо пылевато-глинистых (непросадочных) грунтов Значение R0, кПа, при показателе текучести Коэффициент грунта Грунты пористости е IL=0 IL=1 Супеси 0,5 300 300 0,7 250 200 Суглинки 0,5 300 250 0,7 250 180 1,0 200 100 Глины 0,5 600 400 0,6 500 300 0,8 300 200 1,1 250 100 Примечание - Для промежуточных значений e и IL значение Rо определяют интерполяцией, вначале по e для значений IL=0 и IL=1, затем по IL между значениями R0, полученными для IL=0 и IL. 129 Таблица 3 - Плиты железобетонные для ленточных фундаментов Марка плиты ФЛ 6.24 ФЛ 6.12 Размеры плиты, мм b l h Объём бетона, м3 Масса плиты, т 2380 1180 0,41 0,2 1,04 0,515 2380 1180 0,56 0,27 1,395 0,685 2380 1180 780 2380 1180 780 2380 1180 780 2380 1180 780 1180 780 0,61 0,3 0,2 0,7 0,35 0,23 0,84 0,42 0,27 0,99 0,49 0,32 0,98 0,64 1,14 0,74 1,37 0,9 1,6 1,05 1,52 0,75 0,495 1,76 0,879 0,57 2,11 1,01 0,685 2,47 1,215 0,8 2,44 1,595 2,845 1,865 3,42 2,24 4,0 2,62 600 Эскиз 300 ФЛ 8.24 ФЛ 8.12 ФЛ 10.24 ФЛ 10.12 ФЛ 10.8 ФЛ 12.24 ФЛ 12.12 ФЛ 12.8 ФЛ 14.24 ФЛ 14.12 ФЛ 14.8 ФЛ 16.24 ФЛ 16.12 ФЛ 16.8 ФЛ 20.12 ФЛ 20.8 ФЛ 24.12 ФЛ 24.8 ФЛ 28.12 ФЛ 28.8 ФЛ 32.12 ФЛ 32.8 800 1000 1200 1400 1600 2000 2400 2800 3200 300 1180 780 1180 780 1180 780 500 130 Таблица 4- Стеновые блоки для ленточных фундаментов Размеры блока мм Марка блока ФБС 24.3.6 ФБС 24.4.6 ФБС 24.5.6 ФБС 24.6.6 длина l ширина b 2380 300 400 500 600 ФБС 12.4.6 ФБС 12.5.6 ФБС 12.6.6 400 500 600 высота h 580 Объем бетона, м3 Масса блока, т 0,41 0,54 0,7 0,81 0,97 1,3 1,63 1,96 0,26 0,33 0,4 0,64 0,79 0,96 0,13 0,16 0,19 0,31 0,38 0,46 0,15 0,2 0,24 0,29 0,35 0,47 0,59 0,7 0,18 0,2 0,24 0,39 0,49 0,58 0,44 0,53 0,58 1,05 1,26 1,4 1180 ФБС 12.4.3 ФБС 12.5.3 ФБС 12.6.3 400 500 600 ФБС 9.3.6 ФБС 9.4.6 ФБС 9.5.6 ФБС 9.6.6 300 400 500 600 ФБВ 9.4.6 ФБВ 9.5.6 ФБВ 9.6.6 ФБП 24.4.6 ФБП 24.5.6 ФБП 24.6.6 280 880 400 500 600 2380 400 500 600 580 131 Таблица 5 – Расчетные сопротивления грунта под нижним концом свай Расчетные сопротивления под нижним концом забивных свай и свай-оболочек, Глубина погружаемых без выемки грунта, R, кПа погружепесчаных грунтов средней плотности ния средней нижнего гравелистых крупных мелких пылеватых крупности конца сваи, пылевато-глинистых грунтов при показателе текучести IL, равном м 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 6600 3100 2000 3 7500 3000 1100 600 4000 2000 1200 6800 3200 2100 4 8300 3800 1250 700 5100 2500 1600 7000 3400 2200 5 8800 4000 1300 800 6200 2800 2000 7300 3700 2400 7 9700 4300 1400 850 6900 3300 2200 7700 4000 2600 10 10500 5000 1500 900 7300 3500 2400 8200 4400 15 11700 5600 2900 1650 1000 7500 4000 4800 20 12600 8500 6200 3200 1800 1100 4500 25 13400 9000 6800 5200 3500 1950 1200 30 14200 9500 7400 5600 3800 2100 1300 35 15000 10000 8000 6000 4100 2250 1400 Примечания 1. Над чертой даны значения R для песчаных грунтов, под чертой - для пылевато-глинистых. 2. В табл.1 и 2 глубину погружения нижнего конца сваи и среднюю глубину расположения слоя грунта при планировке территории срезкой, подсыпкой, намывом до 3 м следует принимать от уровня природного рельефа, а при срезке, подсыпке, намыве от 3 до 10 м от условной отметки, расположенной соответственно на 3 м выше уровня срезки или на 3 м ниже уровня подсыпки. 3. Для промежуточных глубин погружения свай и промежуточных значений показателя текучести IL пылевато-глинистых грунтов значения R и fi в табл.1 и 2 определяются интерполяцией. 4. Для плотных песчаных грунтов, степень плотности которых определена по данным статического зондирования, значения R по табл.1 для свай, погруженных без использования подмыва или лидерных скважин, следует увеличить на 100%. При определении степени плотности грунта по данным других видов инженерных изысканий и отсутствии данных статического зондирования для плотных песков значения R по табл.1 следует увеличить на 60%, но не более чем до 20 000 кПа (2000 тс/м2). . Значения расчетных сопротивлений R по табл.1 допускается использовать при условии, если заглубление свай в неразмываемый и несрезаемый грунт составляет не менее, м: 4,0 - для мостов и гидротехнических сооружений; 3,0 - для зданий и прочих сооружений; 132 Таблица 6 – Расчетные сопротивления грунтов на боковой поверхности свай Средняя Расчетные сопротивления на боковой поверхности забивных свай и свайглубина оболочек fi, кПа расположения песчаных грунтов средней плотности слоя грунта, м крупных и мелких пылеватых средней крупности пылевато-глинистых грунтов при показателе текучести IL, равном 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 1 35 23 15 12 8 4 4 3 2 2 42 30 21 17 12 7 5 4 4 4 5 6 8 10 15 20 25 30 35 53 56 58 62 65 72 79 86 93 100 38 40 42 44 46 51 56 61 66 70 27 29 31 33 34 38 41 44 47 50 22 24 25 26 27 28 30 32 34 36 16 17 18 19 19 20 20 20 21 22 9 10 10 10 10 11 12 12 12 13 8 8 8 8 8 8 8 8 9 9 7 7 7 7 7 7 7 7 8 8 5 6 6 6 6 6 6 6 7 7 Примечания 1. При определении расчетного сопротивления грунта на боковой поверхности свай f i по табл.2 следует учитывать требования, изложенные в примеч.2 и 3 к табл.1. 2. При определении по табл.2 расчетных сопротивлений грунтов на боковой поверхности свай fi пласты грунтов следует расчленять на однородные слои толщиной не более 2 м. 3. Значения расчетного сопротивления плотных песчаных грунтов на боковой поверхности свай fi следует увеличивать на 30% по сравнению со значениями, приведенными в табл.2. 4. Расчетные сопротивления супесей и суглинков с коэффициентом пористости е<0,5 и глин с коэффициентом пористости е<0,6 следует увеличивать на 15% по сравнению со значениями, приведенными в табл.2, при любых значениях показателя текучести. 133 Таблица 7 – Коэффициенты условий работы при расчете несущей способности свай Способы погружения забивных свай и свай-оболочек, погружаемых без выемки грунта, и виды грунтов 1 Коэффициенты условий работы грунта при расчете несущей способности свай под на боковой нижним поверхности γсf концом γcR Погружение сплошных и полых с закрытым нижним 1,0 1,0 концом свай механическими (подвесными), паровоздушными и дизельными молотами 2 Погружение забивкой и вдавливанием в предварительно пробуренные лидерные скважины с заглублением концов свай не менее 1 м ниже забоя скважины ее диаметре: а) равном стороне квадратной сваи 1,0 0,5 б) на 0,05 м менее стороны квадратной сваи 1,0 0,6 в) на 0,15 м менее стороны квадратной или диаметра сваи 1,0 1,0 круглого сечения (для опор линий электропередачи) 2 Погружение с подмывом в песчаные грунты при условии добивки свай на последнем этапе погружения без применения подмыва на 1 м и более 4 Вибропогружение свай-оболочек, вибропогру-жение и вибровдавливание свай в грунты: а) песчаные средней плотности крупные и средней крупности мелкие пылеватые б) пылевато-глинистые с показателем текучести IL = 0,5: супеси суглинки глины в) пылевато-глинистые с показателем текучести IL ≤0 5 6 Погружение молотами любой конструкции полых железобетонных свай с открытым нижним концом: а) при диаметре полости сваи 0,4 м и менее б) то же, от 0,4 до 0,8 м 1,0 0,7 Погружение любым способом полых свай круглого сечения с закрытым нижним концами на глубину 10 м и более с последующим устройством в нижнем конце свай камуфлетного уширения в песчаных грунтах средней плотности и в пылевато-глинистых грунтах с показателем текучести IL <0,5 при диаметре уширения, равном: а) 1,0 м независимо от указанных видов грунта б) 1,5 м в песках и супесях 1,0 0,9 1,2 1,1 1,0 1,0 1,0 1,0 0,9 0,8 0,7 1,0 0,9 0,9 0,9 1,0 1,0 1,0 134 в) 1.5 м в суглинках и глинах 7 Погружение вдавливанием свай: а) в пески средней плотности крупные, средней крупности и мелкие б) в пески пылеватые в) в пылевато-глинистые грунты с показателем текучести IL < 0,5 г) то же IL < 0,5 0,9 0,8 0,7 1,0 1,0 1,0 1,1 1,1 1,1 1,0 0,8 1,0 1,0 1,0 Примечание. Коэффициенты γcR и γсf по поз. 4 табл. 3 для пылевато-глинистых грунтов с показателем текучести 0,5 > IL > О определяются интерполяцией. 135 Приложение Е - Примеры титульных листов практических работ Министерство образования и науки республики Татарстан ГАПОУ «Альметьевский политехнический техникум» Специальность 08.02.01 Строительство и эксплуатация зданий и сооружений РАСЧЕТ ДЕРЕВЯННОЙ СТОЙКИ Практическая работа №5 по дисциплине «Расчет и проектирование строительных конструкций» ПР.08.02.01.151б.05.20 Руководитель Г.Н. Татаринова Студент Р.О. Петров 2018 Министерство образования и науки РТ ГАПОУ «Альметьевский политехнический техникум» 136 Специальность 08.02.01 Строительство и эксплуатация зданий и сооружений РАСЧЕТ УЗЛА СТАЛЬНОЙ ФЕРМЫ Практическая работа №13 по дисциплине «Строительные конструкции» ПР.08.02.01. -151б.13.01 Руководитель Г.Н. Татаринова Проектная группа №6 в составе: - Степанова А.А. – модератор; - Улизко К.В. - Якунина Е.Е. - Тазетдинова В.Г. 2018 137
