Расчётно- графическая работа №9

КОМИТЕТ ОБЩЕГО И ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
ЛЕНИНГРАДСКОЙ ОБЛАСТИ
Государственное бюджетное образовательное учреждение среднего
профессионального образования Ленинградской области
«Волховский колледж транспортного строительства».
(ГБОУ СПО ЛО «ВКТС»)
Специальность 270802 «Строительство и эксплатация зданий и сооружений».
Контрольная работа
по дисциплине « Основы проектирования строительных конструкции»
Студент _______________________ шифр_____
Преподаватель _______________/Кольцова В.А./
Волхов
2014
РАСЧЕТНО-ГРАФИЧЕСКАЯ РАБОТА №1
Определение нормативных и расчетных нагрузок на 1м2 покрытия.
1.1
Нагрузка
Подсчет на 2
нагр., кН/м
Нормативная
нагрузка, кН/м
Постоянные
Итого:
Временные
Длительная
Кратковременная
Итого:
Всего:
Коэф. запаса по
нагрузке, yf
Расчетная
нагрузка, кН/м
1.2
Нагрузка
Определение нагрузки на 1м2 перекрытия.
Подсчет на 2
нагр., кН/м
Нормативная
нагрузка, кН/м
Постоянные
Итого:
Временные
Длительная
Кратковременная
Итого:
Всего:
Коэф. запаса по
нагрузке, yf
Расчетная
нагрузка, кН/м
1.3
Определение нагрузки на 1 погонный метр фундамента.
1. По разрезу определяем высоту колонны
Н=
+
=
(м)
Сечение колонны:
bchc=
х =
мм
Плотность кирпичной кладки р =
кг/м3 (удельный вес у =
n
N стены
 bc hc H 
(кН) - нормативная нагрузка
N n  N n x f 
(кН)
2. Нагрузка от веса балки:
Балка выполнена из
р=
кг/м (удельный вес у- кН), длина балки l=
n
N бал
ки  bhl 
n
N балки  N балки
x f 
кг/м3)
=
=
(кН) - нормативная нагрузка
(кН)
3. Собираем нагрузку на фундамент
Nn = qnпокр х Агр + qnпер х Агр + nбалок х Nn балки + Nn стены =
N= qпокр х Агр + qпер х Агр + nбалок х Nбалок + Nстены=
РАСЧЕТНО-ГРАФИЧЕСКАЯ РАБОТА №2
Расчет центрально - сжатой стальной колонны
Исходные данные:
N=
l=
сталь С
μ=
тип поперечного сечения - двутавр
1. Находим расчетную длину колонны
lef =
2. Определяем расчетное сопротивление для принятой марки стали
Ry =
3. Определяем коэффициент условий работы (табл. 2.3)
γc =
Гибкость принимаем λ=
и находим φ (табл. 5.3.)
4. Определяем требуемую площадь сечения колонны:
A
N
R y  c
А=
Принимаем двутавр марки
А=
ix=
см iy=
см
Определяем требуемый радиус инерции:
l ef
i

i=
5. Проверяем принятое сечение:
N  φRyАγc
N
6. Находим наибольшую фактическую гибкость заданного сечения:
max 
lef
imin
max 
Тогда действительный коэффициент продольного изгиба φ =
7. Независимо от выполненного расчета необходимо, чтоб гибкость колонны λ не
превышала ее (колонны) предельную гибкость max

N
 0,5
AR y  c
α=

8. Проверяем устойчивость:


N
 Ry c
A
РАСЧЕТНО-ГРАФИЧЕСКАЯ РАБОТА №3
Расчет деревянной стойки
Подобрать сечение из цельной древесины.
Исходные данные:
l=
N=
Nl=
Материал Форма сечения μ=
l0 = l . μ
l0 =
1. Определяем расчетное сопротивление древесины при сжатие (табл. 2.4.):
Rс =
2. Принимаем коэффициент продольного изгиба  :
=
3. Определяем площадь поперечного сечения стойки:
Fрасч 
N
Rc
4. Принимаем размеры поперечного сечения (прил.2)
bхh= х
см
F=
5. Определяем радиусы инерции r и проверяем условие, ограничивающее
гибкость:
rx =
=
см
ry =
=
см
λ=
 120 МПа
Проверяем устойчивость:
N
 Rc
F
РАСЧЕТНО-ГРАФИЧЕСКАЯ РАБОТА №4
Расчет кирпичного столба
Подобрать сечение центрально - сжатого кирпичного столба.
Исходные данные:
N=
Nl=
H=
Марка раствора
Марка кирпича mg=
1. Находим расчетное сопротивление по табл. 2.10:
R=
2. Определяем упругую характеристику кладки (табл. 5.7):
α=
3. Принимаем значение
γc =
4. Определяем требуемую площадь поперечного сечения по базовой
формуле:
А=
N
mgR

l0
h
А=
Размеры сечения b х h =
Фактическая площадь сечения А=
5. Проверяем принятое сечение:
- определяем гибкость

- определяем φ по табл. 5.8:
φ=
6. Проверяем несущую способность
N  mgφRA
N
Вывод: Из расчёта видно, что несущая способность колонны обеспечена,
подобранное сечение оставляем без изменения.
Рис 5.1 Схема сечения кирпичной колонны.
РАСЧЕТНО-ГРАФИЧЕСКАЯ РАБОТА №5
Расчет центрально-сжатой железобетонной колонны
Исходные данные:
N=
Nl=
h=
bхh=
класс арматуры:
- продольная - А- поперечная - Вррасчетная схемаμ=
γb =
γn =
N=
Nl=
1. Определяем Rb и Rsc по табл. 2.8:
Rb =
Rsc=
2. Принимаем коэффициент армирования:
μ=
3. Определяем расчетную длину колонны:
l0=
4. Определяем значение коэффициента αs:
s 
Rsc

Rb  b
αs=
5. Определяем коэффициент φ:
  b  2( sb  b )
φ=
6. Определяем требуемую площадь арматуры:
N
( Аs  A ) 
'
s

 Rb  b 2 bh
Rsc
Бетон справляется с нагрузкой без арматуры, поэтому колонну можно
амировать конструктивно.
Аs=
см2
7. Проверяем несущую способность колонны:
 

N   Rsc As  As,  Rb b bh
Несущая способность обеспечена.

РАСЧЕТНО-ГРАФИЧЕСКАЯ РАБОТА №6
Расчет стальной балки.
1. Определяем нагрузку, действующую на погонный метр балки:
- нормативная нагрузка
n
n
qn  qперекрытия
lгр  gбалки
qn 
- нормативная длительная нагрузка – полное значение временной нагрузки на
перекрытие торговых залов pn 
кПа, пониженное значение, являющееся
временной длительной нагрузкой, pln 
кПа:
qln  qn  p nlгр  plnlгр
qln 
- расчетная нагрузка
q  qперекрытияl гр  g бал ки
q=
- расчетная нагрузка с учетом коэффициента надежности по ответственности
 n  0,95
q
кН/м
2. Принимаем предварительно размеры опорной пластины и опорного ребра
балки и определяем ее расчетную длину:
lef  l  85  126
lef 
- 85 - 126 =
3. Устанавливаем расчетную схему и определяем максимальную поперечную
силу и максимальный момент:
Q  qlef / 2 
М  qlef2 / 8 
4. Определяем группу конструкций, к которой принадлежит балка (табл. 50*
СНиП II-23-81*):
- группа конструкции
- сталь С
- Ry 
- c 
(п.1 табл.2.3.)
5. Определяем требуемый момент сопротивления балки:
M
Wx 
Ry c
Wx 
6. По сортаменту (прил.1, табл.2) принимаем двутавр
 Wx= см3
Ix=
см4
 Sx=
t=
мм
 h=
мм
b=
мм
 cталь С
масса 1м G = кг/м
7. Проверяем прочность на действие касательных напряжений:
QS x

I xt
Rs c  058  R y c 

кН/см2
кН/см2 < Rs  c  12,53 кН/см2;
Rs  058  R y - расчетное сопротивление сдвигу

 Ry c 
8. Проверяем
- жесткость балки
fu 
ltf
200
fu 
- предельный прогиб:
fu 
fu 
ltf
150
РАСЧЕТНО-ГРАФИЧЕСКАЯ РАБОТА №7
Расчет деревянной балки
n
q пер

кН
qпер 
кН
 n  0,95
l гр 
м.
1. Предварительно принимаем собственный вес балки:
n
q бал
ки 
 f  1,1
Расчетная нагрузка от собственного веса балки:
n
qбалки  qбалки
 f
qбал ки 
2. Собираем нагрузку на погонный метр балки с учетом её собственно веса
n
n
q n  qпер
  f qбалки
qn 
q  qпер l грqбалки
q
 n  0,95,
q=
кН/м
3. Расчетная схема:
Расчетная длина балки
l0 
мм
4. Определяем максимальную поперечную силу, максимальный изгибающий
момент.
Q  ql0 / 2 
M  ql02 / 8 
5. Принимаем
Порода древесины Сорт Температура - вл. усл. эксплуатации Коэффициент условия работы mв=1,0 (СНиП II-25-80)
6. Предварительно принимаем, что размеры сечения будут более 13см и
определяем расчетное сопротивление изгибу:
Ru=
МПа =
кН/см2
Rcк=
МПа =
кН/см2
7. Расчетное сопротивление с учетом коэффициента mn:
.
Ru=
0,9 =
кН/см2
.
Rcк=
0,9 =
кН/см2
8. Определяем требуемый момент сопротивления:
Wx=M/ Ru
Wx=
9. Приняв ширину балки b=
см, определяем требуемую высоту балки:
6Wx
h
b
h
принимаем h = см
10. Проверяем сечение:
а) фактическое значение момента сопротивления:
W x
bh 2
6
Wx=
б) статический момент инерции:
S x  0,5bh
h
4
Sx 
в) момент инерции балки:
Ix
bh 3
12
Ix=
г) проверка прочности по касательным напряжениям:


Прочность обеспечена.
QS x
I xb
РАСЧЕТНО-ГРАФИЧЕСКАЯ РАБОТА №8
Расчет железобетонной балки перекрытия.
l=
l гр 
 f  1,1
1. Собираем нагрузку на 1 погонный метр балки:
- qперекрытия 
кПа;
g балки  bh f 
кН/м;
q  qпер l гр  g балки 
кН
С учетом коэффициента  n  0,95
q
кН/м.
2. Определяем расчетную длину балки:
l0  l  40  lоп / 2  lоп / 2
l0 
3. Проводим статический расчет:
Q  ql0 / 2 
кН
M  ql02 / 8 
кН·м
4. Задаемся материалами:
Бетон - В , арматура стержневая АRb 
Rs 
МПа;
Rsw 
МПа;
Es 
Rbt 
МПа;
Еb 
МПа;
МПа;
МПа.
5. Задаемся расстоянием от центра тяжести арматуры до крайнего растянутого
волокна бетона а и определяем рабочую высоту балки h0: принимаем
а=5,0 см;
h0 =h-a=
см.
6. Находим значение коэффициента А0:
А0 
М
Rb b 2 bh02
А0=
7. Определяем значение коэффициента ŋ=
8. Находим требуемую площадь арматуры:
M
Аs 
h0 R0
(табл7.5)
Аs 
Принимаем Ø , А- , Аs=
см2.
9. Проверяем процент армирования балки:

Аs
100
bh0

10. Определяем монтажную арматуру:
Аs'  0,1As
Принимаем Ø , А-
'
; As 
см2.
11. Определяем диаметр поперечных стержней:
d sw  0,25d s
Принимаем поперечные стержни Ø
, А-
, Аsw 
см2.
12. Конструируем каркас балки:
- длина подпорных участков:
1 l  1 
мм;
4
4
- требуемый шаг поперечных стержней на приопорных участках:
s  h/2 
мм, что
150 мм; принимаем шаг стержней s=
- определяем шаг поперечных стержней в середине балки
s  34 h  34 
мм, что
500 мм; принимаем шаг
мм
13. Проверяем выполнение условия:
Q  Qb ,min   b 3 (1   f   n ) Rbt  b 2 bh0
Q  Qb ,min 
мм;
14. Определяем погонное поперечное усилие, воспринимаемое поперечными
стержнями:
R A
q sw  sw sw
s
qsw 
15. Находим длину проекции опасной наклонной трещины на горизонтальную
ось:
c0 
b 2 (1   n   f ) Rbt  b 2 bh02
qsw
с0  2h0 
c  c0 
см.
17 Определяем поперечное усилие, воспринимаемое бетоном:
 b 2 (1   f   n ) Rbt  b 2 bh02
Qb 
c
Qb 
кН  Qb  кН
Бетон способен воспринять полностью поперечную силу.
Q
Расчётно- графическая работа №9
Расчёт ребристой плиты покрытия
1. Основные элементы и размеры
1–1
2–2
Рис. 1. Основные элементы и размеры
Номинальную ширину и длину плиты принимаем LH = 6000 мм и BH = 3000 мм.
Принимая шов между плитами 10 мм, конструктивная ширина плиты будет
В=
3000 – 10 = 2990 мм. Шов между торцами плит принимаем 30 мм, тогда конструктивная
длина плиты L = 6000 – 30 = 5970 мм.
Размеры продольных рёбер: h = 300 мм
b = 75 мм
Размеры поперечных рёбер: hP = 150 мм
bPн = 50 мм (по низу)
bPВ = 100 (по верху)
Толщина полки hf’ = 25 мм.
2. Нагрузка на 1 м2 плиты покрытия
Таблица 1.
Вид нагрузки
1
Коэффициент
нагрузки
Норматив
ная нагрузка
кН/м2
надежности на
2
3
4
Подсчет
нагрузку f
Расчетная
нагрузка кН/м2
5
Постоянные:
1. Рулонный ковер
1,3
(изопласт)
2. Цементно -
1,3
песчаный раствор
3.Утеплитель
1,2
(минераловатные
плиты)
4.Пароизоляция
1,3
(толь)
5.
Железобетонная
1,1
плита
Итого:
q
q
Продолжение табл. 1.
Временные:
Длительные
0,3
Кратковременные
0,7
0,42
1,4
0,98
Итого:
рН = 1
1,4
р = 1,4
Всего:
qП =3,05
1,4
q =3,72
3. Расчетные характеристики принятых материалов
Принимаем класс бетона В 20, с расчетным сопротивлением бетона осевому сжатию
Rb= 17 МПа; растяжению Rbt= 1,2 МПа.
Рабочую арматуру класса А - III, с расчетным сопротивлением растяжению
Rs=
365 МПа, прочая арматура класса А - I с Rs= 225МПа, Rsw= 175МПа и Вр- I с Rs=
375МПа, Rsw= 270МПа.
4. Расчёт полки плиты
Плиту рассматриваем как многопролётную неразрезную балку при толщине её 25
мм. Расчёт ведём с учётом перераспределения усилий от развития пластических
деформаций. Расчётная нагрузка на полку плиты:
q пл  q  q пл  hf  p Ж / Б
(1)
qпл 
Определяем расчетный пролёт полки:
l 0  l1  b ð.â.
(2)
l0 
Определяем изгибающий момент от расчётной нагрузки:
M 
q пл  l 02
12
(3)
M 
Определяем полезную толщину плиты:
h0  h  a 
h ,f
2
(4)
h0 
Определяем коэффициент А0 :
А0 
M
Rb  b  h02
(5)
A0 
по табл. 3.1 определяем   0,975
Определяем требуемую площадь сечения арматуры класса Вр-I на полосу 1м:
M
As 
Rs    h0
(6)
As 
Принимаем сетку марки: 250/200/3/3 с АS . ПР  0,4см 2 и AS . ПОП  0,28см 2
5. Расчёт поперечных рёбер
Поперечные рёбра запроектированы с шагом l1  98см . Они жёстко соединены с
полкой плиты и продольными ребрами.
Рисунок 3.2 − Нагрузка на поперечное ребро.
Расчётная нагрузка на ребро:
0,1  0,05
q Р  g пл   1 
 0,125  25    кН/м
2
(7)
qР 
Определяем изгибающий момент в пролёте:
М пр 
q р  l02
24
(8)
M ПР 
Определяем изгибающий момент на опоре:
М ОП 
q р  l02
12
(9)
M ОП  кНм
Поперечная сила на опору будет равна:
q l
QОП  Р 0
2
(10)
QОП 
Рисунок 3.3 − Размеры поперечного ребра.
Определяем рабочую высоту сечения:
h0  h  a
(11)
h0 
Расчётное сопротивление ребра в пролёте является тавровым с полкой в сжатой зоне

b f  98см , что меньше bР  2  l  10  2  290  106см .
6
6
Определяем коэффициент А0 по пролётному моменту, предполагая, что нейтральная
ось проходит в полке х  h ,f :
A0 
M ПР
Rb  b ,f  h02
(12)
A0 
по таблице 3.1 определяем   0,995 и   0,01 , тогда:
x    h0
(13)
x
Определяем требуемую площадь сечения арматуры класса А-III:
M ПР
As 
Rs   h0
(14)
AS 
Принимаем 1 6 A-III с As  0,283см 2 .
Определяем коэффициент А0 по опорному моменту:
M ОП
A0 
Rb  b ,f  h02
А0 
По таблице 3.1 определяем   0,93
Требуемая площадь верхней растянутой арматуры:
M ОП
AS 
RS   h0
AS 
(15)
(16)
Учитывая на опоре работу поперечных стержней сетки полки, у которой на один
погонный метр имеем 4 3 Вр-I с AS 
Из конструктивных соображений принимаю верхний стержень, как и нижний.
Проверяем условия постановки поперечной арматуры по расчёту:
(17)
Qu1  К1  Rbt  b  h0
Qu1 
Следовательно, поперечную арматуру ставим конструктивно с шагом на
приопорных участках 1  : S  h  15  7,5см. На остальной части пролёта S1  15 см.
4
2
2
6 .Расчет продольных рёбер
Плиту рассматриваем как свободнолежащую на 2-х опорах балку П-образного
поперечного сечения, которую приводим к тавровому сечению.
Рисунок 3.4 − Нагрузка и размеры продольного ребра.
Определяем расчётный пролёт l 0 :
b
l0  l  2 
4
b - ширина верхнего пояса балки;
где
l0  ,
q
Определяем расчётную нагрузку на 1 м 2 плиты:
q  q пол  3
Расчётный изгибающий момент определяю по формуле:
M  0,125  q  l 02
M 
(18)
(19)
(20)
Вводимая в расчёт ширина свеса в каждую сторону от ребра 1/6 пролёта, тогда
расчётная ширина полки в сжатой зоне будет равна:
l
(21)
b ,f  0  2  2b ребра
b
b ,f 
Определяем рабочую высоту сечения:
h0  h  a
(22)
h0 
Определяем изгибающий момент, который может воспринять сечение при: x  h f



M п  Rb  b f  h f  h0  0,5  h f 



(23)
Mп 
Следовательно, сечение рассчитываем как прямоугольное с b  b f  .
Определяем коэффициент А0 :
A0 
M
Rb  b  h02
(24)
А0 
Определяем по таблице 3.1 ŋ=0,99
Определяем требуемую площадь сечения рабочей арматуры класса А-  :
M
As 
Rs    А0
As 
Принимаем
(25)
As 
7.Расчёт поперечной арматуры
Определяем расчётную поперечную силу:
Q  0,5  q  l0
(26)
Определяем условие постановки поперечной арматуры по расчету:
Qu1  K1  Rbt  h0  b
(27)
Q
Qu1 
Из условий технологии сварки принимаем d   6 мм с Aw  0,283 см2, число
каркасов n=2.
По конструктивным требованиям при h  4см шаг поперечных стержней на
приопорных участках 1 ; S  h  30  15см. На остальной части пролета
2
2
4
S1  3    3  30  22,5см. Принимаю S1  20см.
2
2
Определяю предельное усилие в поперечных стержнях на 1 см длины:
R  AW  n
(28)
q SW  SW
S
q SW 
Тогда предельная поперечная сила, которую могут воспринять бетон и поперечные
стержни будет равна:
QSW  2  b 2  Rbt  b  h02  qSW
QSW 
(29)
8. Расчёт плиты на транспортные нагрузки
Рисунок 3.5 − Транспортные нагрузки на плиту
Определяем нагрузку от собственного веса плиты:
G
qG 
l
(30)
qG 
Отрицательный изгибающий момент с учётом динамичности К d  1,6 будет равен:
М ОП  0,5  qG  l12  К d
(31)
М ОП 
Полагаем, что Z  0,9  h0 , определяем требуемую площадь сечения монтажной арматуры:
M ОП
(32)
As 
Z  RS  h0
As 
Принимаем 2  10 А-I с As  2
9. Расчёт монтажных петель
Из-за возможного перекоса строп при подъёме вес плиты может быть передан на 2
петли, тогда усилие на одну петлю с коэффициентом динамичности K d  1,4 .
N1 
G  Kd
2
(33)
N1 
Определяем требуемое сечение монтажной петли:
N
AS  1
RSW
As  Принимаем 4  12 А-I с As 
(34)
Расчётно-графическая работа №10
Расчёт фундамента стаканного типа под среднюю колонну
1. Нагрузка на фундамент
Определяем грузовую площадь, приходящую на колонну от покрытия:
a
L
Aгр  2  2  a  L
2
2
(1)
Aгр =
l0  H эт  1,2
(2)
l0  м
а=6м
а=6м
L = 18м
L =18м
Рисунок 3.6 − Нагрузки на колонну.
Нагрузка на 1м2 плиты покрытия:
;q=
Тогда нагрузка на колонну от покрытия равна:
н
N покр
 q н  Aгр
qн =
(3)
н
N покр

N  q  Aгр
(4)
N
Нагрузка на колонну от стропильных ферм:
N фн  q Б  nP
(5)
N ф  N фн 1,1
(6)
Nк  gk
(7)
Nнф=
Nф 
Собственный вес колонны:
N 
н
k
Nк=
Полная нагрузка на фундамент:
н
н
N полн
 N покр
 N пн.ф  N фн  N кн =
(8)
N пол н  N покр  N п.ф  N Ф  N к =
(9)
2. Расчётные характеристики материалов
Принимаю бетон класса B 20 с расчётным сопротивлением осевому сжатию
Rb = 11,5 Мпа, осевому растяжению Rbt = 0,9 Мпа.
Рабочая арматура класса А-III с расчётным сопротивлением Rs = 225 МПа,
Rsw =
225 МПа.
3. Определение размеров фундамента
Согласно сезонному промерзанию грунтов г.Волхов d = 1,25 м, данную величину
принимаю за глубину заложения фундаментов.
Тогда высота фундаментов равна:
hф  d  0,15
(10)
hф 
По конструктивным требованиям:
H ф  1,5hк  0,25
(11)
Hф 
Окончательно принимаю большую из величин:
hф 
Тогда рабочая высота фундамента равна:
h0  H ф  0,07
(12)
h0=
Определяю требуемую площадь подошвы фундамента при γ =
d = 1,25 м, R0=225кПа:
N
Af 
R0   m  d
Af 
тогда a  b 
кН/м3,
(13)
Aсртр =
Принимаю a  1,8 м, b=1,8м с Аf=3,24м2
Определяем давление на грунт от расчетной нагрузки:
N
Pгр 
Af
(14)
Pгр 
Определяю
продавливание:
требуемую
высоту
h0  
из
условия
прочности
bk  hk 1
N

4
2 Rbt  p гр
фундамента
на
(15)
h0 
что меньше принятой, следовательно, прочность фундамента на продавливание
обеспечена.
Рис. 3.7 − Геометрические размеры фундамента.
4. Армирование фундамента
Определяю изгибающий момент, действующий у сечения колонны:
M 11  0,125  pгр (a  bk ) 2  b
(16)
M11 
Определяю требуемое сечение рабочей арматуры:
As 
M 11
Rs  0,9  h0
(17)
As 
Определяю площадь арматуры по минимальному коэффициенту армирования:
As 
М1
0,9  Rs  h0
(18)
As 
Максимальный шаг рабочей арматуры S = 200мм, тогда количество шагов равно:
a  100
nш 
(19)
S
nш1 
Тогда количество стержней будет равно:
nст1  nш1  1
nст1 
Принимаю
A-III с As =
см2.
(20)