Расчет ЖБК конструкций -

 

государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение Новосибирской области «Новосибирский строительно-монтажный колледж»

 

 

 

 

 

 

 

  КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

№ зачетной книжки 12-20

(10 вариант)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Преподаватель                                                            Синько О.Н.          

Выполнил                                                                    Иванюта Е.И.

 

2014

Содержание

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ЗАДАЧА №1

По данным своего варианта рассчитать и сконструировать однопролетную свободно опертую железобетонную балку покрытия прямоугольного сечения, загруженную равномерно распределенной нагрузкой. При этом требуется определить усилия в сечениях балки, размеры балки, произвести расчет балки по нормальным и наклонным сечениям и выполнить конструирование балки. Выполнить рабочие чертежи балки, составить спецификацию арматуры.

Исходные данные:

Пролeт балки: 5,6

Шаг балок с, м: 6,0

Постоянная нормативная нагрузка qн, кН/м2 : 4,8

Район строительства: Омск 126 кг/м2 , 1,26 кН/ м2

Бетон класса: В 25

Продольная рабочая арматура из стали класса: А- III

Поперечная арматура (хомуты) из стали класса: А-I

Коэффициент надежности назначению здания γn : 0,95

Коэффициент надежности по нагрузке для постоянной нагрузки γƒ1: 1,1

Коэффициент надежности по нагрузке для снеговой нагрузки γƒ2: 1,4

Решение:

1. Определяем расчетные характеристики бетона и арматуры по формуле

Rb = RBt∙γB1                    (1)

Rbt = RBt∙γB2                   (2)

Где Rb и Rbt (с округлением)  - расчетные сопротивления бетона  в зависимости от класса бетона по прочности на сжатие и осевое растяжение

γB1, γB2 - коэффициенты надежности по бетону γB1, =γB2=0,95

Rb = 148 х 0,95 = 140,6 кг/см2

Rbt = 10,7 х 0,95 = 10,165 кг/см2

Rs = 3750 х 0,95 = 3562,5 кг/см2 (для арматуры класса А-III)

Rsw = 1800 х 0,95 = 1710 кг/см2 (для арматуры класса А-I)

2. Определяем полную расчетную нагрузку на балку

q= (qН х γf1 +pH x γf2 ) x c = (4,8 x 1,1 +1,26 x 1,4) х 6 =

=(5,28 + 1,76) х6 = 7,04 х 6 = 42,2 кН/м2

3. Производим статистический расчет балки

М = ql2/8 = 42,2 х 5,62 /8 = 42,2 х 31,36/8 = 1323,392/8 = 165,4 кНм

Q = ql/2 = 42,2 х 5,6 /2 = 236,32/2 = 118,16кН

4. Устанавливаем размеры поперечного  сечения балки. Для этого одним из размеров задаемся. Принимаем ширину балки b = 25см. Принимаем ξ = 0,3, что < 0,591 По коэффициенту ξ устанавливаем коэффициент А0. А0 = 0, 255. Тогда рабочая высота сечения

h0 = = 42,9 cм.

а = а з.с.+ d/2 = 2 +2/2 = 3 см.

h0 = h + a = 42,9 +3 = 45,9

Принимаем h = 45 см (кратно 50мм = 5см)

Таким образом принимаем сечение балки b x h = 25 х 45 см.

5. Рассчитываем продольную рабочую  арматуру

h0 = h – a = 45 – 3 = 42 см.

А0 = М/ Rb b h0 = 1654000/140,6 x 25 x 422  = 1654000/  6200460 = 0,266

По коэффициенту А0 устанавливаем коэффициент η. η=0,84

А0 =   0,266   < А0max   = 0,416

коэффициент А0 не больше граничного значения, следовательно, коэффициент допустим.         

As = M/Rs b h0 = 1654000/ 3562,5 х 0,84 х 42 =  1654000/ 125685 = 13,15 см2.

По таблице сортамента арматуры принимаем

3 шт.  диаметром 25 А – III (As = 14,73см2)

6. Производим расчет поперечной  арматуры. Проверяем условия:

Q ≤ Qb = 0,35 Rb b h0

Q ≤ Qb = 0,6 Rbt b h0

Qb = 0,35 х 140,6 х 25 х 42 = 51670,5 кг = 516,7 кН

Q = 29,5 кН < Qb = 516,7 кН – Условие выполняется

Qb = 0,6 х 10,1 х 25 х 42 = 6363кг = 63,63 кН

Q = 118,16кН > Qb = 63,63 кН – Условие не выполняется.

Вычисляем величину поперечной силы, приходящейся на единицу длины балки по формуле:

qsw = Q2/8 Rbt b h02 = 29502 / 8 х 10,1 х 25 х 422 = 29502 / 8 х 10,1 х 25 х 1764  =

= 8702500 /3563280 = 2,44 кг/см

Вычисляем шаг хомутов

S max = 1,5 Rbt b h02/ Q = 1,5 х 10,1 х 25 х 422 /  2950 = 226,5 см. (2,265м)

По конструктивным требованиям при h ≤ 450 мм s = h/2 = 20 см и должен быть ≤ 150мм.

 С учетом вычислений, а так  же конструктивных требований  окончательно принимаем шаг хомутов  s = 150мм = 15 см.

Тогда площадь поперечного сечения одного хомута

fsw = qsws/Rsw = 2,44 х 15 / 1710 = 0,021 см2.

По сортаменту и с учетом условия свариваемости принимаем поперечную арматуру диаметром 8 А-I (fsw = 0,503 см2).

 

7. Производим конструирование балки.

См. приложение 1. рисунок 1

 

ЗАДАЧА 2

       По данным своего варианта рассчитать и сконструировать однопролетную свободно опертую железобетонную балку перекрытия таврового сечения, загруженную равномерно распределенной нагрузкой. Армирование выполнить сварными каркасами. Выполнить рабочие чертежи балки, составить спецификацию арматуры.

Пролет балки, l = 6,6 м

Шаг балок, с =  5,0 м.

Высота балки, h: 600 мм

Ширина ребра b = 250 мм

Высота полки hƒ= 120 мм

Ширина полки bƒ = 600 мм

Постоянная нормативная нагрузка qн = 3,4 кН/м2

Временная нормативная нагрузка на здания общественного назначения р н = 4 кН/м2

Назначение здания – Спортзал

Бетон класса В 25

Продольная рабочая арматура из стали класса: А- III

Поперечная арматура (хомуты) из стали класса: А-I

Коэффициент надежности по нагрузке для постоянной нагрузки γƒ1: 1,1

Коэффициент надежности по нагрузке для временной нагрузки γƒ2: 1,3

Решение:

Определяем расчетные характеристики бетона и арматуры:

Rb = 148 кг/см2

Rbt = 10,7  кг/см2

Rs = 3750 кг/см2 (для арматуры класса А-III)

Rsw = 1800 кг/см2 (для арматуры класса А-I)

2. Определяем полную расчетную нагрузку на балку

q= (qН х γf1 +pH x γf2 ) x c = (3,4 x 1,1 + 4 x 1,3) х 5 =

=(3,74 + 5,2) х 5 = 8,94х 5 = 44,7 кН/м2

4. Производим статистический расчет балки

М = ql2/8 = 44,7 х 6,62 /8 = 44,7 х 43,56/8 = 1947,132/8 = 243,4 кНм

Q = ql/2 = 44,7 х 6,6 /2 = 147,51 кН

5. Рассчитываем продольную рабочую  арматуру

h0 = h – a = 60 – 4 = 56 см.

Вычисляем  величину изгибающего момента, который может воспринять полка таврового сечения по формуле:

Мf = Rb bf hf (h0 – 0,5 hf ) = 148 х 60 х 12 х (56 – 0,5 х 12) = 106560 х 50= 5328000 кг/см = 532,8 кНм

Мf  =  532,8 кНм > М =243,4 кНм, следовательно, нейтральная ось проходит в полке тавра и сечение будет рассчитываться как прямоугольное с шириной, равной ширине полки, т.е. b = bf.

Далее вычисляем коэффициент А0 по формуле

А0 = М/ Rb b h0 = 2434000/148 x 60 x 562  = 2434000/ 27847680 = 0,087

По коэффициенту А0 устанавливаем коэффициент η. η = 0,95

А0 =   0,087   < А0max   = 0,42

коэффициент А0 не больше граничного значения, следовательно, коэффициент допустим.   

Вычисляем площадь поперечного сечения рабочей арматуры     

As = M/Rs η h0 = 2434000/ 3562,5 х 0,95 х 56 =  2434000/ 189525 = 12,84 см2.

По таблице сортамента арматуры принимаем

3 шт.  диаметром 25 А – III (As = 14,73 см2)

6. Производим расчет поперечной  арматуры. Проверяем условия:

Q ≤ Qb = 0,35 Rb b h0

Q ≤ Qb = 0,6 Rbt b h0

Qb = 0,35 х 148 х 25 х 56 = 72520 кг = 725,2 кН

Q = 36,8 кН < Qb = 725,2  кН – Условие выполняется

Qb = 0,6 х 10,7 х 25 х 56 = 8988 кг = 89,88 кН

Q = 147,51кН > Qb = 89,88кН – Условие не выполняется.

Вычисляем величину поперечной силы, приходящейся на единицу длины балки по формуле:

qsw = Q2/8 Rbt b h02 = 36802 / 8 х 10,7 х 25 х 562 = 36802 / 2140 х 3136  =

= 13542400 /6711040 = 2,0 кг/см

Вычисляем шаг хомутов

S max = 1,5 Rbt b h02/ Q = 1,5 х 10,7 х 25 х 562 / 3680 = 1258320 /3680 = 341,9 см.

По конструктивным требованиям при h ≥ 450 мм s = h/2 = 60/3= 20 см и должен быть ≤ 200мм.

С учетом вычислений, а так же конструктивных требований окончательно принимаем шаг хомутов s = 150мм = 15 см.

Тогда площадь поперечного сечения одного хомута

fsw = qsws/Rsw = 2,0 х 15 / 1800 = 0,016 см2.

По сортаменту и с учетом условия свариваемости принимаем поперечную арматуру диаметром 6 А-I (fsw = 0,283 см2).

7. Производим конструирование балки.

См. приложение 1 рисунок 2

ЗАДАЧА 3

По данным своего варианта рассчитать и сконструировать сборную железобетонную колонну. Выполнить рабочие чертежи колоны, составить спецификацию арматуры.

Расчетная нагрузка, кН - длительно действующая N дл = 1040 кН

Кратковременно действующая Nкр = 320 кН

Расчетная длина колонны l0 = 5,8 м

Сечение колонны  hк х bк = 350 х 350 мм

Бетон класса – В 30

Арматура из стали класса - А-III

Решение:

Определяем расчетные характеристики бетона и арматуры:

Rb = 173 кг/см2 (для бетона класса В 30)

Rsс = 3750 кг/см2 (для арматуры класса А-III)

2. Вычисляем предварительно требуемую  площадь поперечного сечения  арматуры при коэффициенте продольного  изгиба φ = 1 по формуле 

Аs = N/ φ Rsс – RbAb/ Rsс = (104000 + 32000) / 1 x 3750 – 173 x 35 x 35 / 3750 = 136000 / 3750 – 211925/ 3750 = 36,2 - 56,5 = - 20,3 см2.

Предварительно принимаем 2 шт. диаметром 36 А-III (А s = 20,36 см2)

3. Определяем точное значение  коэффициента φ

Вычисляем α = Rsс Аs/ RbAb= 3750 х 20,3 / 173 х 35 х35 = 76125 / 211925 = 0,35

Гибкость λ = l0/b = 580/35 = 16,5

Отношение Nдл /N = 1040/ (1040 + 320) = 1040/ 1360 = 0,764

По таблице коэффициентов φb и φr устанавливаем эти коэффициенты.

Коэффициент продольного изгиба для бетона φb= 0,757 и арматуры φr = 0,83

Вычисляем коэффициент продольного изгиба для колонны

φ = φb + 2 (φr - φb) х α = 0,757 + 2(0,83 - 0,757) х 0,35 = 0,808

4. Искомая площадь арматуры

Аs = N/ φ Rsс – RbAb/ Rsс =(104000 + 32000) / 0,808 x 3750 – 173 x 35 x 35 / 3750 = 136000 / 3030,375 – 211925/ 3750 = 44,8= - 11,6 см2

Так как в результате расчета площадь поперечного сечения арматуры получилась со знаком «-«, то арматуру принимаем в количестве 4-х стержней диаметром 10мм.

5. Поперечные стержни (хомуты) из  условия свариваемости принимаем  диаметром 6мм А-I с шагом s = 250 мм по всей длине колонны (шаг хомутов должен быть ≤ hk = 350мм ≤ 10 ds).

6. Конструируем колонну.

См. приложение 1 рисунок 3

 

 

 

 

 

 

 

 

Список используемых источников

 

1. Сетков В.И., Сербин Е.П. Строительные конструкции. Расчет и проектирование: Учебник.-3-е изд., доп.и испр.-М.:ИНФРА-М,2012
2. СНиП 52-01-2003. Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения Госстрой России.
3. СП 52-101-2003. Свод правил по проектированию и строительству. Бетонные и железобетонные конструкции без предварительного напряжения арматуры.
4. СП 53-102-2004. Свод правил по проектированию и строительству. Стальные конструкции.