Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

ИнжКонстр. КР Щеглов СП

.docx
Скачиваний:
34
Добавлен:
06.04.2018
Размер:
661.96 Кб
Скачать

15

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:

  1. 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)

  1. Определяем полную расчетную нагрузку на балку

  1. Производим статический расчет балки

  1. 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 )

  1. 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)

  1. 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

Соседние файлы в предмете Инженерные конструкции