Учебное пособие 1810

Государственное образовательное учреждение Высшего профессионального образования

Воронежский государственный архитектурно-строительный университет

Кафедра проектирования конструкций, оснований и фундаментов

ПРОЕКТИРОВАНИЕ БАЛОЧНЫХ КОНСТРУКЦИЙ

Методические указания к выполнению курсовой работы по инженерным конструкциям

для студентов специальности 270301 — « Архитектура»

Воронеж 2010

1

УДК 624.07

Составитель Ф.Б. Бойматов

Печатается по решению редакционно-издательского совета Воронежского государственного архитектурно-строительного университета

Проектирование балочных конструкций [: метод. указания к выпол-

нению курсовой работы для студ. спец. 270301 - «Архитектура» / Воронеж. гос. арх. — строит. ун-т. : сост. : Ф.Б. Бойматов. – Воронеж, 2010. – 44 с.

Приведены основные положения по выполнению курсовой работы для студентов специальности 270301«Архитектура»: даны последовательность выполнения, состав работы, указания по проектированию балок из разных материалов, требования к оформлению с учетом нормативных документов и методика расчета балок. Даны расчетные характеристики материалов. Приведены примеры расчета и конструирования балок. Представлены образцы выполнения рабочих чертежей балочных конструкций.

Предназначены для студентов специальности 270301«Архитектура» всех форм обуче-

ния.

Ил. 9. Табл. 18. Библиогр.: 8 назв.

Рецензент – Ю.А. Цеханов, д.т.н., проф. кафедры начертательной геометрии и графики ВГАСУ

2

Оглавление

Введение………………………………………………………………………….. 4

6.Конструирование и методика расчета дощатоклееной балки…………….. 20

7.Определение расхода материала на проектируемые балки…...…………... 25

8.Компоновка покрытия здания……………………………………………….. 27 9.Оформление графической части…………………………………………….. 28 Библиографический список……………………………………………………. 28 Приложение 1. Расчетные характеристики ж/б балки……………………….. 29 Приложение 2. Расчетные характеристики стальной

3

ВВЕДЕНИЕ

Методические указания предназначены для студентов специальности 270301 «Архитектура» , изучающих курс «Инженерные конструкции». Изложены последовательность и особенности выполнения курсовой работы, ее состав, объем и требования к оформлению.

Цель курсовой работы – углубить и закрепить теоретические знания, полученные в процессе изучения курса «Инженерные конструкции», освоить методику расчета и требования к конструированию несущих балочных конструкций из разных материалов, приобрести практические навыки в работе с технической, справочной и нормативной литературой, ознакомиться с автоматизированным проектированием инженерных конструкций.

Одним из наиболее часто применяемых элементов конструкций являются балки. Они встречаются в покрытиях и междуэтажных перекрытиях зданий, в подкрановых эстакадах, в рабочих площадках промышленных цехов, в мостах и других сооружениях. Балки могут быть железобетонными, стальными и деревянными.

Балкой называют горизонтально или наклонно расположенный элемент (стержень), воспринимающий нагрузку и работающий на изгиб.

Балки классифицируются по поперечному сечению:

железобетонные: прямоугольные, тавровые и двутавровые и др.;

стальные: двутавровые, швеллерные и коробчатые;

деревянные: прямоугольные, круглые и коробчатые.

по способу изготовления:

железобетонные: сборные и монолитные;

стальные: прокатные и составные;

деревянные: цельные и составные.

По расчетной статической схеме делятся, на однопролетные разрезные и многопролетные неразрезные.

Расчет инженерных конструкций начинается с выбора его расчетной схемы. Расчетной схемой инженерных конструкций называется упрощенная система, позволяющая достаточно точно и просто рассчитать эту конструкцию. Обычными упрощениями здесь являются замена реальных элементов тонкими стержнями, возможность не учитывать ряд конструктивных деталей и т. д. Расчетная схема инженерных конструкций может быть различной.

Настоящие методические указания должны облегчить самостоятельную работу студентов, при этом обязательна теоретическая проработка особенностей расчета и конструирования балок из железобетона (без предварительного напряжения), стали и дощато-клееной древесины.

Тема курсовой работы – проектирование основного несущего элемента (балки) покрытия одноэтажного производственного здания без мостовых и подвесных кранов с несущими колоннами из традиционных материалов.

4

Для сопоставления балок из железобетона, стали и древесины сделан детальный их расчет и конструирование. Выполнение курсовой работы осуществляется на основании индивидуального задания, выбираемого студентом из табл. 2.1. настоящих методических указаний согласно номеру (шифру) зачетной книжки студента. Шифр зачетной книжки студента указывается на титульном листе пояснительной записки.

1.СОСТАВ КУРСОВОЙ РАБОТЫ

ИПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ ЕЕ ВЫПОЛНЕНИЯ

Курсовая работа состоит из пояснительной записки на листах формата А4 (210х297 мм) с расчетами и графической частью, включающей четыре листа чертежей формата А3 (297х420 мм).

Лист 1. Схема расположения сборных элементов каркаса, разрез здания для варианта согласно п. 14 в табл. 2.1.

Лист 2. Железобетонная балка. Лист 3. Стальная балка.

Лист 4. Дощатоклееная балка.

Курсовая работа выполняется в следующей последовательности (в процентах указана трудоемкость выполнения каждого раздела):

1.Выбор из табл. 2.1 своего варианта задания на проектирование.

2.Компоновка покрытия одноэтажного однопролетного здания, выполнение листа 1 – 10 %.

3.Сбор нагрузок на каждую балку – 5 %.

4.Расчет и проектирование железобетонной балки (лист 2) – 25 %.

5.Расчет и проектирование стальной балки двутаврового сечения (лист 3) – 20 %.

6.Расчет и проектирование дощатоклееной балки прямоугольного сечения одноили двускатной по заданию преподавателя (лист 4) –

20 %.

7.Оформление пояснительной записки с расчетами и подготовка к защите курсовой работы – 20 %.

2. ВЫБОР ЗАДАНИЯ НА ПРОЕКТИРОВАНИЕ

По последней цифре номера зачетной книжки (табл. 2.1) выбираются геометрические параметры здания (рис. 2.1).

Все остальные данные задания выбираются по сумме двух последних цифр номера зачетной книжки (табл. 2.1). Если сумма равна 10 или более, то берется вторая цифра суммы.

Исходные данные приводятся в пояснительной записке в табличной форме с указанием номера зачетной книжки студента в штампе.

5

Окончание табл. 2.1

пчение, размерность

Примечания:

*Места строительства обозначены следующими номерами:

7

Таблица 2.2

Пример составления задания на проектирование (вариант № 45)

3. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ПО РАСЧЕТУ БАЛОЧНЫХ КОНСТРУКЦИЙ

Рассчитываются следующие несущие элементы, работающие на поперечный изгиб:

1.Железобетонная балка (или плита) прямоугольного сечения — расчет прочности по нормальным, наклонным сечениям.

2.Стальная сварная балка составного двутаврового сечения — расчет прочности, устойчивости, прогибов.

3.Деревянная дощато-клееная балка прямоугольного сечения с параллельными поясами или двускатная — расчет прочности, устойчивости, прогибов.

Все указанные конструкции рассчитываются на внутренние усилия М и Q.

вызванные действующей расчетной равномерно распределенной нагрузкой (Н/м). Расчетная схема балочного элемента – однопролетная с шарнирным опиранием концов.

8

4. КОНСТРУИРОВАНИЕ И МЕТОДИКА РАСЧЕТА ЖЕЛЕЗОБЕТОННОЙ БАЛКИ БЖ-1

4.1. Определение размеров поперечного сечения ж/б балки

Для любого сечения (рис. 4.1) высоту принимают как 1/10…1/12 от про-

При тавровом или двутавровом сечении балки ширина ребра: bw = (0,1…0,2) h кратно 10 мм, но не менее 100 мм.

(4.3)

Ширина полки bf = bw + 2·bov, мм.

Свес bov = 100…150 мм. Толщина полок hf принимается 100…300 мм в зависимости от высоты балки и кратно 50 мм.

Рис.4.1. Сечение железобетонных балок: а) прямоугольное; б) тавровое; в) двутавровое

9

4.2. Определение полных нормативных и расчетных нагрузок на ж/б балку

где Аb – площадь поперечного сечения балки, м2;

ж/б – плотность тяжелого железобетона; ρж/б = 25,00 кН/м3;

γn – коэффициент надежности по назначению здания γn = 1 [1]; γf – коэффициент надежности по нагрузке γf = 1,1 [1];

В – шаг балки, м.

Sснн — нормативная снеговая нагрузка (кН/м2), определяется умножением расчетного значения снеговой нагрузки на коэффициент 0,7.

где Sq — расчетное значение веса снегового покрова на 1 м2 горизонтальной поверхности земли (принимается в зависимости от снегового района [1];

µ— коэффициент перехода от веса снегового покрова земли к снеговой нагрузке на покрытие, принимаем равным 1 при i ≤ 25°[1];

К – коэффициент, учитывающий скорость ветра V:

где i – уклон крыши;

V – скорость ветра в зимний период, определяется [1].

10