ИнжКонстр. КР Щеглов СП
.docx
СОДЕРЖАНИЕ
1. Задача 1. …..………………………….…………………..…………....... |
3 |
2. Задача 2. …..………………………….…………………..…………....... |
5 |
3. Задача 3. …..………………………….…………………..…………....... |
7 |
4. Задача 4. …..………………………….…………………..…………....... |
9 |
5. Задача 5. …..………………………….…………………..…………....... |
11 |
6. Задача 6. …..………………………….…………………..…………....... |
13 |
7. Список использованных источников …………………………………… |
15 |
Задача 1.
Рассчитать и сконструировать однопролётную свободно опёртую железобетонную балку покрытия прямоугольного сечения, загруженную равномерно распределённой нагрузкой. При этом требуется определить усилия в сечениях балки, размеры балки, произвести расчет балки по нормальным и наклонным сечениям и выполнить конструирование балки.
Исходные данные:
Пролет балки = 6,8 м
Шаг балок с =6 м
Постоянная нормативная нагрузка =6,2 кН/м2
Район строительства г. Уральск = 1,5 кН/м2
Бетон класса В 20
Рабочая арматура класса А-II
Коэффициент надёжности по нагрузке для постоянной нагрузки = 1,1
Коэффициент надёжности по нагрузке для снеговой нагрузки = 1,4
Коэффициент надёжности по назначению здания = 0,95
Поперечная арматура класса А-I
Решение:
1. Определяем расчетные характеристики бетона и арматуры
МПа,
МПа,
Мпа (для арматуры класса А-II),
(для арматуры класса А-I).
2. Определяем полную расчетную нагрузку на балку
кН/м2.
3. Производим статический расчет балки
,
.
4. Устанавливаем размеры поперечного сечения балки. Для этого одним из размеров задаемся. Принимаем ширину балки b = 25 см. Принимаем = 0,3, что < = 0,541. По коэффициенту устанавливаем коэффициент . = 0,255.
Тогда рабочая высота сечения:
,
,
.
Окончательно принимаем =75 см (кратно 50 мм = 5 см).
Таким образом, принимаем сечение балки см.
5. Рассчитываем продольную рабочую арматуру
.
По коэффициенту устанавливаем коэффициент . = 0,883.
.
По таблице сортамента арматуры принимаем A-II (=18,47 ).
6. Производим расчёт поперечной арматуры. Проверяем условия:
, .
.
– условие выполняется
- условие не выполняется, следовательно, расчёт поперечной арматуры необходим. Вычисляем величину поперечной силы, приходящейся на единицу длины балки по формуле:
.
Вычисляем шаг хомутов
.
По конструктивным требованиям при мм см и должен быть 150мм.
С учетом вычислений, а также конструктивных требований окончательно принимаем шаг хомутов = 150 мм = 15 см.
Тогда площадь поперечного сечения одного хомута
По сортаменту и с учетом условия свариваемости принимаем поперечную арматуру ∅8A-I ().
7.Производим конструирование балки.
Задача 2.
Рассчитать и сконструировать однопролётную свободно опёртую железобетонную балку перекрытия таврового сечения, загруженную равномерно распределённой нагрузкой. Армирование выполнить сварными каркасами.
Исходные данные:
Пролет балки = 5,8 м
Шаг балок = 5 м
Постоянная нормативная нагрузка = 3,0 кН/м2
Бетон класса В 15
Рабочая арматура класса А-II
Коэффициент надёжности по нагрузке для постоянной нагрузки = 1,1
Поперечная арматура класса А -I
Район строительства – г. Уральск
Размеры поперечного сечения балки:
Высота тавра h = 550 мм = 55 см
Ширина ребра тавра b = 240 мм = 24 см
Ширина полки тавра =500 мм = 50 см
Высота полки тавра = 80 мм = 8 см
Решение:
-
Определяем расчетные характеристики бетона и арматуры
Rb = 8,7 Мпа =87 кг/см2
Rbt= 0,765 МПа = 7,65 кг/см2
Rs= 280 Мпа = 2800 кг/см2 (для арматуры класса А-II )
Rsw = 175 Мпа = 1750 кг/см2 (для арматуры класса A-I)
-
Определяем полную расчетную нагрузку на балку
-
Производим статический расчет балки
-
Рассчитываем продольную рабочую арматуру
Вычисляем величину изгибающего момента, который может воспринять полка таврового сечения по формуле
=163,56 кНм>=110,4кНм, следовательно, нейтральная ось проходит в полке тавра и сечение будет рассчитываться как прямоугольное с шириной, равной ширине полки, т.е. b= . Далее вычисляем коэффициент по формуле
По коэффициенту устанавливаем коэффициент . = 0,885. Вычисляем площадь поперечного сечения рабочей арматуры
По таблице сортамента арматуры принимаем 2ᴓ25 A-II ( = 9,82 см2 )
-
Производим расчёт поперечной арматуры. Проверяем условия:
, .
.
– условие выполняется
- условие не выполняется, следовательно, расчёт поперечной арматуры необходим.
Вычисляем величину поперечной силы, приходящейся на единицу длины балки по формуле:
Вычисляем шаг хомутов
По конструктивным требованиям при h > 450 мм s = h/3 = 55/3 = 18,3см и должен быть 200мм.
С учетом вычислений, а также конструктивных требований окончательно принимаем шаг хомутов s = 150 мм = 15 см.
Тогда площадь поперечного сечения одного хомута
По сортаменту и с учетом условия свариваемости принимаем поперечную арматуру ᴓ6 A -I ( = 0,283 см2)
-
Производим конструирование балки.
Задача 3.
Подобрать сечение сварной колонны двутаврового сечения на действие расчетной силы с учетом коэффициента надежности по назначению , приложенной в центре колонны. Материал конструкции ВСтЗпсб, расчетное сопротивление бетона фундамента на сжатие =7,5 МПа. Расчетная схема колонны показана на рис. 3,б.
Рис 3 Расчетная схема колонны
Решение:
Расчетная длина колонны с учетом закрепления ее концов . Расчетное сопротивление стали = 215 МПа. Задаемся предварительно гибкостью =80, ( = 0,686) и производим предварительный подбор сечения
.
Принимаем сварное двутавровое сечение (рис. 4) .При высоких колоннах,чтобы обеспечить гибкость увеличиваем площадь .
Проверим соблюдение конструктивных требований.
Отношение высоты стенки к толщине
Постановка ребер жесткости в стенке не требуется. Проверяем устойчивость поясов
. Устойчивость поясов не обеспечена, укрепляем ребрами по всей высоте
Моменты инерции принятого сечения
Радиусы инерции
Гибкость
Проверку напряжений производим по наибольшей гибкости
Несущая способность колонны обеспечена. Сварные швы принимаем конструктивно толщиной = 7 мм.
Задача 4
Проверить прочность стыкового шва двух элементов (рис. 5) на действие растягивающей силы N=900 кН. Материал конструкции — сталь марки ВСтЗкп2. Сварка ручная, электроды Э42. Исходные данные принять по данным одного из вариантов, приведенных в табл. 4. Коэффициент надежности по назначению
Рис.4 Схема стыкового соединения
Решение:
Рис. 5 Схема стыкового соединения
Расчетное сопротивление стыкового шва на растяжение (табл. 5). Мпа=19,1 кН/см2. Коэффициент условий работы =l. Полная длина шва = 22 см, толщина свариваемых листов =1,2 см. Расчетная длина шва см.
Условие прочности стыкового соединения
Таблица 5
Расчетные сопротивления металла для сварных соединений, МПа
Вид сварного шва |
Напряженное состояние |
Расчетные сопротивления |
Величина расчетного сопротивления при марках стали и электродах |
||
ВСтЗкп2; для ручной сварки электрод 342, для автоматической сварки— сварочная проволока Св-08А под флюсом АН-60 |
ВСтЗспо; ВСтЗпсб; для ручной сварки электрод Э42А. для автоматической сварки—сварочная проволока С.В-08А под флюсом АН-348А |
9Г2С; Для руиной сварки электрод Э50А. Для автоматической сварки - сва- рочиая проволокаСв-10ГА под флюсом АН-47 |
|||
Стыковой |
Сжатие, растяжение, изгиб Сдвиг |
|
182
124 |
191
130 |
263
179 |
Угловой |
Срез: по металлу шва по металлу границы сплавления |
|
180
164 |
180
166 |
215
211 |
Подставим в данное неравенство значения из условия задачи
Т.е. условие прочности стыкового сварного соединения не выполняется, выполняем увеличение сечения 330х1,2
Т.е. условие прочности стыкового сварного соединения выполняется.
Задача 5
Произвести подбор прокатного двутавра для балки перекрытия. Расчетная схема балки приведена на рис. 6. Балка изготовлена из стали марки ВСтЗкп2. Коэффициент надежности по нагрузке = 1,2. Коэффициент надежности по назначению = 1. Нормативная нагрузка на 1 м длины балки =90 кН/м и расчетный пролет балки l=3 м.
Рис. 6 Расчетная схема балки
Решение:
Расчетное сопротивление материала балки = 225 Мпа (Табл. 7). Модуль упругости =2,06 МПа. Коэффициент условий работы = 1.
Таблица 7
Расчетные сопротивления прокатной стали, МПа
Напряженное состояние
|
Растяжение, сжатие, изгиб |
Сдвиг |
Смятие торцевой поверхности (при наличии пригонки) |
||||||||||||||
по пределу текучести |
по временному сопротивлению |
||||||||||||||||
Расчетные () и нормативные () сопротивления |
|||||||||||||||||
Величины расчетного н нормативного сопротивления для марок сталей и толщин / проката
|
ВСтЗкп2 ГОСТ 380-71 с изм. лист = 4-20 мм |
215 |
225 |
350 |
365 |
124 |
332 |
||||||||||
ВСтЗкп2 ГОСТ 380-71 с изм. фасон =4-20 мм |
225 |
235 |
350 |
365 |
130 |
332 |
|||||||||||
ВСтЗпсб, ВСтЗспб ГОСТ 380-71 с изм. лист = 4-20 мм |
225 |
235 |
350 |
370 |
130 |
336 |
|||||||||||
ВСтЗпсб, ВСтЗспб ГОСТ 380-71 с изм. фасон t=4-20 мм |
235 |
245 |
350 |
370 |
135 |
336 |
|||||||||||
09Г2С ГОСТ 19282- 73 лист и фа. сон =10 - 20 мм |
310 |
325 |
450 |
470 |
179 |
427 |
.
Расчетный максимальный изгибающий момент
Требуемый момент сопротивления
По сортаменту принимаем нормальный двутавр 35Ш2, имеющий момент сопротивления = 1295 см3 и момент инерции = 22070 см4.
Проверяем прогиб подобранной балки.
Относительный прогиб балки от нормативной нагрузки
.
т. е. относительный прогиб от нагрузки меньше предельного.
Задача 6
Подобрать сечение центрально-сжатой стойки круглого сечения с сохранением естественного сбега бревна (рис. 7). Закрепление концов стойки шарнирное. Коэффициент надежности по назначению . Сорт древесины – сосна (сорт 1), высота стойки , расчетная сила .
Рис. 7. Расчетная схема
Решение:
Расчетная сила с учетом коэффициента надежности по назначению . Расчетное сопротивление древесины сжатию вдоль волокон = 16 МПа. Задаемся предварительно гибкостью = 80 и находим соответствующий этой гибкости коэффициент .
Расчетная длина см.
Определяем требуемую площадь сечения и соответствующий ей диаметр сечения
Принимаем диаметр бревна в тонком конце = 25см. Сжатые элементы, выполненные из бревен с сохранением их коничности (естественного сбега), рассчитывают по сечению в середине длиныстержня. Диаметр бревна в расчетном сечении определяют по формуле
где см - расстояние от тонкого конца до рассматриваемого сечения.
Площадь принятого расчетного сечения
.
Радиус инерции
Проверяем принятое сечение
Таблица 9. Расчетные сопротивления древесины сосны и ели
Напряженное состояние и характеристика элементов |
Условное обозначение |
Расчетные сопротивления для сортов древесины, МПа |
||
1 |
2 |
3 |
||
1. Изгиб, сжатие и смя- тие вдоль волокон: |
|
|
|
|
а) элементы прямо- угольного сечения (за ис- ключением указанных в подпунктах «б», «в») вы- сотой до 50 см |
14 |
13 |
8,5 |
|
б) элементы прямоуголь- ного сечения шириной от 11 до 13 см при высоте сечения от 11 до 50 см |
15 |
14 |
10 |
|
в) элементы прямоуголь- ного сечения шириной бо- лее 13 см при высоте се- чения от 13 до 50 см |
16 |
15 |
11 |
|
г) элементы из круглых лесоматериалов без вре- зок в расчетном сечении |
_ |
16 |
10 |
|
2. Растяжение вдоль воло- |
|
|
|
|
кон: |
|
|
|
|
а) неклееные элементы |
10 |
7 |
— |
|
б) клееные элементы |
12 |
9 |
— |
|
3. Сжатие и смятие по всей площадке поперек воло- кон |
1,8 |
1,8 |
1,8 |
|
4. Смятие поперек волокон |
|
|
|
|
местное: |
|
|
|
|
а) в опорных частях кон- струкции, лобовых вруб- ках и узловых примыка- ниях элементов |
3 |
3 |
3 |
|
б) под шайбами при углах смятия от 90 до 60° |
4 |
4 |
4 |
|
5. Скалывание вдоль воло- кон: |
|
|
|
|
а) при изгибе неклееных элементов |
1,8 |
1,6 |
1,6 |
|
б) при изгибе клееных элементов |
1,6 |
1,5 |
1,5 |
|
в) в лобовых врубках для максимального напряже- ния |
2,4 |
2,1 |
2,1 |
|
г) местное в клеевых сое- динениях для максималь- ного напряжения |
2,1 |
2,1 |
2,1 |