Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Железобетонные и каменные конструкции. Практикум для студентов направлений подготовки 07.03.01 «Архитектура, 07.03.03 «Дизайн архитектурной среды», 07.pdf
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ
ДОНЕЦКОЙ НАРОДНОЙ РЕСПУБЛИКИ
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«ДОНБАССКАЯ НАЦИОНАЛЬНАЯ АКАДЕМИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВА И АРХИТЕКТУРЫ»
Невгень Николай Александрович
Железобетонные и каменные конструкции
ПР
АКТИКУМ
для студентов по направлениям подготовки
07.03.01 «Архитектура», 07.03.03 «Дизайн архитектурной среды», 07.03.04
«Градостроительство»
Издание приурочено к двум юбилеям –
50-летнему юбилею Академии и 75-летию высшей
инженерно-строительной школы в Донбассе
УДК 624.012.3/.4(076)
ББК38.53я7
Н 40
Рекомендовано к изданию Учёным советом Государственного образовательного
учреждения высшего профессионального образования «Донбасская
национальная академия строительства и архитектуры» 29 марта
2021г.,
протокол №7.
Рецензенты:
Левин В.М., доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой
«Железобетонные конструкции» Государственного образовательного
учреждения высшего профессионального образования «Донбасская
национальная академия строительства и архитектуры»;
Петраков А.А., доктор технических наук, профессор, заведующий
кафедрой «Основания, фундаменты и подземные сооружения»
Государственного образовательного учреждения высшего профессионального
образования «Донбасская национальная академия строительства и
архитектуры».
Н 40 Невгень, Н. А. «Железобетонные и каменные конструкции»
практикум для студентов направлений подготовки 07.03.01 «Архитектура,
07.03.03 «Дизайн архитектурной среды», 07.03.04 «Градостроительство» /
Н. А. Невгень. – Макеевка : ГОУ ВПО «ДОННАСА», 2021. – 56 с.
В данном практикуме приведены исходные данные для выполнения
практических занятий, теоретические основы расчета прочности
железобетонных конструкций и конструктивные требования, примеры их
расчета и конструирования.
Рекомендовано для студентов направлений подготовки 07.03.01
«Архитектура», 07.03.03 «Дизайн архитектурной среды», 07.03.04
«Градостроительство» очной формы обучения.
УДК 624.012.3/.4(076)
ББК38.53я7
© Невгень Н.А., 2021
© ГОУ ВПО «Донбасская
национальная академия
строительства и архитектуры»,
2021
Оглавление
Предисловие. ................................................................................................................
1. Состав практических занятий. ...............................................................................
5
7
2. Исходные данные. ...................................................................................................
3. Проектирование железобетонных конструкций. ...............................................
3.1. Нормативные значения нагрузок и воздействий. ........................................
10
10
3.2. Расчетные значения нагрузок и воздействий. ..............................................
3.3. Расчеты по прочности железобетонных конструкций. ...............................
4. Расчет прочности железобетонных элементов по предельным усилиям. .......
10
11
4.1. Расчет железобетонных элементов по прочности нормальных сечений. . 1
4.2. Расчет железобетонных элементов по прочности наклонных сечений. ....
11
5. Материалы для железобетонных конструкций. ................................................. 1
5.1. Бетон. ................................................................................................................
5.2. Арматура. .........................................................................................................
13
6. Расчет по прочности нормальных сечений изгибаемых железобетонных
элементов по предельным усилиям. ........................................................................
14
8
0 1
1
2
2 1
6.1. Расчет изгибаемых железобетонных элементов (с одиночным
армированием) ........................................................................................................
16
6.1.1. Элементы прямоугольного профиля. ...................................................... 1
6.1.2. Элементы таврового профиля. ................................................................
6.2.Элементы прямоугольного профиля с двойным армированием………..... 22
19
.
7. Расчет по прочности железобетонных элементов при действии поперечных
сил. ..............................................................................................................................
7.1. Расчет железобетонных элементов по полосе между наклонными
ечениями. ............................................................................................................... 2
с
7.2. Расчет железобетонных элементов по наклонным сечениям на действие
перечных сил....................................................................................................... 2
по
8. Расчет прочности внецентренно сжатых элементов. ........................................
9. Конструктивные требования. ...............................................................................
9.1. Защитный слой. ...............................................................................................
9.2. Продольная арматура. .....................................................................................
26
28
28
28
6
3 2
4
4
9.3. Поперечная арматура. .....................................................................................
10. Примеры выполнения заданий. .........................................................................
10.1. Задание №1. ...................................................................................................
10.2. Задание №2. ....................................................................................................
10.3. Задание №3. ....................................................................................................
3
29
30
30
33
37
10.4. Задание №4. ....................................................................................................
10.5. Задание №5………………………………………………………………… 41
10.6. Задание №6………………………………………………………………… 44
10.7. Задание №7………………………………………………………………… 45
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ: ..............................................
39
49
Приложение (справочные материалы к выполнению практических занятий) ...
50
4
5
Предисловие
Железобетонные конструкции, наряду с металлическими, являются
повсеместно распространенными конструкциями в большинстве современных
зданий – жилых, промышленных, общественных, сельскохозяйственных, а
также в транспортных и гидротехнических сооружениях. Важная роль этих
конструкций в строительстве делает необходимым их углубленное изучение
при подготовке инженеров-строителей. По тем же причинам с применением
железобетонных конструкций выполняется часть дипломных проектов для
студентов направлений подготовки 7.03.01«Архитектура», 7.03.03«Дизайн
архитектурной среды», 7.03.04«Градостроительство».
Актуальность расчета и конструирования железобетонных балочных
элементов прямоугольного и таврового сечения по нормальным и наклонным
сечениям, а также сжатых элементов конструкций обуславливается
необходимостью для будущих архитекторов, дизайнеров и градостроителей
получить навыки расчета наиболее распространенных типов железобетонных
элементов, которые широко применяются в практике строительства на
сегодняшний день в зданиях и сооружениях различного назначения.
Цель выполнения практических работ – закрепить теоретические знания,
полученные на лекционных занятиях, а так же научиться применять на
практике знания по расчету основных типов конструкций по прочности, а
также по основам конструирования. При этом отсутствие знаний по
конструкциям зданий и сооружений, изучаемых в последующих лекционных
занятиях, компенсируется конкретными рекомендациями по выбору
конструктивных решений, а также ограничением диапазона предлагаемых
исходных данных.
В составе практикума рассмотрены вопросы расчета по нормальным
сечениям изгибаемых элементов прямоугольного и таврового сечений по
нормальным сечениям к продольной оси, расчет по наклонным сечениям к
продольной оси элемента, расчет и конструирования условно центрально
сжатого элемента, а так же косвенного армирования в сжатых железобетонных
6
элементах. Кроме этого рассмотрены общие принципы конструирования
поперечных сечений для рассчитанных железобетонных элементов в
соответствии с требованиями норм.
До начала выполнения практических занятий необходимо освоить
основные положения расчета железобетонных конструкций по предельным
состояниям, а также важнейшие требования к конструированию,
обеспечивающие надежную работу арматуры в бетоне, необходимую
долговечность здания.
Расчет и конструирование изгибаемых и сжатых элементов выполняется в
соответствии с разделами строительных норм и правил:
СП 63.13330.2018«Бетонные и железобетонные конструкции. Основные
положения»;
СП 20.13330.2011 «Нагрузки и воздействия»
(актуализированная редакция СНиП 2.01.07 – 85*).
В приведенных ниже рекомендациях по расчету отдельных элементов
предлагается последовательность расчетов со ссылками на соответствующие
разделы основных источников и нормативных документов из списка
литературы. Такой подход предполагает наличие у студента этих источников и
умение работать самостоятельно с нормативными документами. При
необходимости даны выдержки и справочные материалы из дополнительной
литературы.
7
1. Состав практических занятий
П
рактические занятия состоят из пяти заданий:
адание 1. Подобрать из расчета прочности нормальных сечений продольную
З
арматуру в растянутой зоне изгибаемой железобетонной балки
прямоугольного профиля с одиночным армированием и определить
ее несущую способность.
Задание 2. Подобрать из расчета прочности нормальных сечений продольную
арматуру в растянутой зоне изгибаемой железобетонной балки
таврового профиля (с полкой в сжатой зоне) и определить ее
несущую способность.
Задание 3. Подобрать из расчета прочности наклонных сечений на действие
поперечной силы поперечную арматуру, определить ее диаметр и
шаг стержней, определить несущую способность наклонных сечений
балки на действие поперечной силы.
Задание 4. Подобрать продольную арматуру короткой железобетонной условно
центрально сжатой стойки из расчета прочности нормальных
сечений на действие продольного сжимающего усилия.
Конструктивно принять поперечную арматуру. Определить несущую
способность стойки на действие продольного сжимающего усилия.
Условия закрепления стойки по концам: с одной стороны – жесткое
защемление, с другой – шарнирное.
Задание 5. Подобрать из расчета прочности нормальных сечений продольную
арматуру в растянутой зоне изгибаемой железобетонной балки
таврового профиля (нейтральная ось пересекает ребро) и определить
ее несущую способность.
Задание 6.Определить размеры поперечного сечения балки.
Задание 7. Обеспечить прочность нормальных сечений балки (двойное
армирование).
8
Примечание. 1. В зависимости от положения нейтральной оси студенты
№ варианта
зачетки)
Варианты
Класс бетона
В15
В20
В25
В30
В15
В20
В25
В30
В20
В25
Класс
арматуры
Класс
арматуры
Нормативная
нагрузка, кН/м
Размеры
сечения, мм
Коэффициент
нагрузки
№ варианта
цифра зачетки)
Варианты
Класс бетона
В20
В15
В30
В25
В20
В15
В30
В25
В25
В20
Класс
арматуры
Нормативная
нагрузка
Коэффициент
нагрузки
выполняют задание 2 или задание 5.
2. Задания 6 и 7 приведены для ознакомления.
2. Исходные данные
При выполнении заданий принимать коэффициент надежности по
нагрузке для собственного веса железобетонных конструкций γ
3
железобетона ρ=25кН/м
.
Таблица 1 - Исходные данные для выполнения заданий №1 и №3.
(последняя
цифра
продольной
поперечной
временная
поперечного
1 2 3 4 5 6 7 8 9 0
А240 А400 А500 А240 А400 А500 А240 А400 А500 А400
А240 А240 А240 А240 А400 А400 А240 А400 А400 А240
15,0 15,0 25,0 25,0 10,0 20,0 26,0 26,0 22,0 20,0
500х
200
450х
200
500х
250
450х
200
450х
200
500х
200
500х
200
=1,1; плотность
f
450х
200
500х
200
450х
200
надежности
для временной
(предпоследняя
продольной
временная
надежности для
временной
1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 1,15 1,15 1,15 1,15 1,15
Т
аблица 2 - Исходные данные для выполнения заданий 2 и 5.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 0
А400 А240 А240 А500 А500 А400 А400 А240 А400 А500
15,0 15,0 25,0 25,0 20,0 10,0 24,0 24,0 20,0 22,0
1,15 1,15 1,15 1,15 1,15 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2
9
Примечание. Сечение балки таврового профиля приведено на рисунке 3
Варианты
1 2 3 4 5 6 7 8 9
0
Предпоследняя цифра зачетки
Класс бетона
В20
В25
В30
В20
В25
В30
В20
В25
В30
В20
Класс
арматуры
Последняя цифра зачетки
Размеры
сечения, мм
300х
300
350х
350
400х
400
400х
400
300х
300
350х
350
350х
350
300х
300
400х
400
350х
350
Нормативное
нагрузки
Коэффициент
нагрузки
Длина стойки,
м
(стр.20).
Таблица 3 - Исходные данные для выполнения задания №4.
№ варианта
продольной
продольное
усилие от
временной
надежности
для временной
А240 А400 А500 А400 А500 А240 А500 А240 А400 А400
1000 1500 2500 2400 1100 1600 1700 2100 2400 1400
1,15 1,15 1,15 1,15 1,15 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2
6,0 5,6 6,4 7,0 5,2 6,8 6,2 6,6 5,8 5,4
10
3. Проектирование железобетонных конструкций
При проектировании железобетонных конструкций их надежность
обеспечивают путем использования расчетных значений нагрузок и
воздействий, расчетных характеристик бетона и арматуры, а также учета
уровня ответственности зданий и сооружений.
3.1. Нормативные значения нагрузок и воздействий
Нормативные значения нагрузок и воздействий, значений коэффициентов
надежности по нагрузке, коэффициентов надежности по назначению
конструкций, а также деление нагрузок на постоянные и временные
(длительные и кратковременные) устанавливают соответствующими
нормативными документами для строительных конструкций (СП 20.13330.2011
актуализированная редакция СНиП 2.01.07-85* «Нагрузки и воздействия»).
3.2. Расчетные значения нагрузок и воздействий
Расчетные значения нагрузок и воздействий принимают в зависимости от
вида расчетного предельного состояния и расчетной ситуации. В предлагаемых
заданиях практических работ производится только расчет прочности сечений
железобетонных элементов для различных видов их напряженнодеформированного состояния (1-я группа предельных состояний) в стадии
эксплуатации.
3.3. Расчеты по прочности железобетонных конструкций
Расчеты по прочности железобетонных конструкций следует производить
из условия, по которому усилия, напряжения и деформации в конструкциях от
различных воздействий не должны превышать соответствующих значений,
установленных нормативными документами.
Расчет железобетонных элементов по прочности производят: