Методическая разработка

Мнистерство образования и науки мурманской области Государственное автономное образовательное учреждение среднего профессионального образования «Мончегорский политехнический колледж» (ГАОУ МО СПО «МонПК»)

Методическая разработка Пример расчета железобетонной перемычки по МДК.01.02 «Строительные конструкции» Специальность 270802 «Строительство и эксплуатация зданий и сооружений»

Мончегорск 2013.

Составитель – Инна Валентиновна Страшко, преподаватель ГАОУ МО СПО «МонПК»

Краткая аннотация:

Настоящие методические рекомендации адресованы студентам дневной и заочной формы обучения специальности 270802 «Строительство и эксплуатация зданий и сооружений» для выполнения раздела «Расчетная часть» дипломного проекта.

Рассмотрены на заседании цикловой комиссии строительных дисциплин

полное наименование цикловой комиссии

Протокол № ___ от __________2014г.

Председатель ЦК

Рецензент – _______________________________________________________________

__________________________________________________________________________

Согласовано

Заместитель директора по УР

Содержание

Введение	4
1 Исходные данные	5
2 Теоретическая часть	5
3 Расчет внутреннего элемента перемычки	6
4 Определение внутренних силовых факторов.	7
5 Расчет прочности по нормальному сечению (расчет рабочей арматуры).	7
6 Расчет прочности наклонного сечения по поперечной силе	8
7 Определение зон разного шага поперечной арматуры	8
8  Расчет наружного и среднего элементов сборной перемычки	9
Схема армирования перемычек и конструирование арматурных изделий	10
Спецификации Обозначение некоторых арматурных сталей Список рекомендуемых источников	12 13 14

Введение

Настоящее методическое пособие предназначено для студентов заочников специальности 270103.51 «Строительство и эксплуатация зданий и сооружений» и ставит своей целью оказать помощь при выполнении расчетов и конструировании железобетонной перемычки по дисциплине «Строительные конструкции».

При выполнении работы необходимо соблюдать следующие требования:

- при выполнении расчетов все формулы записываются в буквенных выражениях, затем в них подставляются числовые значения величин в соответствующих единицах измерения. Окончательные результаты любого вычисления записываются с указанием единиц измерения;

- чертежи и эскизы, иллюстрирующие расчеты, выполняются в карандаше с соблюдением условных обозначений и всех правил строительного черчения.

Порядок расчета конструкций

1. Запись исходных данных, необходимых для расчета.

2. Изображение расчетной схемы и определение внутренних усилий.

3. Назначение размеров поперечного сечения.

4. Подбор сечения рабочей арматуры, назначение диаметра и количества стержней.

5. Подбор поперечной арматуры.

6. Построение эпюры материалов (арматуры).

7. Назначение всех видов конструктивной арматуры в сечении.

8. Выполнение рабочих чертежей.

9. Составление спецификации.

Расчет перемычки предложен в виде примера.

1 Исходные данные:

Рассчитать железобетонную сборную перемычку для перекрытия оконного проема шириной св=1,6м в кирпичной продольной стене общественного (жилого) здания. Толщина стены b=51см. Расстояние от оси продольной стены до оси внутренней стены В = 5,800 м. Перекрытие в здании из многопустотных плит толщиной 0,22 м.

Рабочая продольная арматура из стали класса АIII

Rs=365 МПа= 36,5кн/см2 (Расчетное сопротивление расстоянию стали).

Марка бетона В15:

Расчетное сопротивление бетона растяжению Rb=8,50 МПа ,

Расчетное сопротивление бетона сжатию Rbt= 0,75 МПа

γb2=0,9 - коэффициент.

Rb · γb2=8,5 · 0,9=7,65 МПа =0,765 кн/см2

Rbt · γb2=0,75 · 0,9=0,675 МПа =0,0675 кн/см2

2 Теоретическая часть

Сборная перемычка над оконным проемом состоит из четырех отдельных элементов одинаковой ширины (количество брусковых перемычек зависит от толщины стены).

Ширина оконного проема в свету св=1,60 м в кирпичной продольной (несущей) стене. Толщина стены 51 см. Расстояние между осями наружной и внутренней продольных (несущих) стен (пролет) В=5,8 м.

Сборная железобетонная перемычка, общий вид и расчетная схема

Рисунок 1 - Общий вид и тип нагружения

А - А

Рисунок 2 - Основные элементы

1.- внутренний элемент перемычки; 2.- средний элемент перемычки;

3.- наружный элемент перемычки; 4.- многопустотная панель; 5.- внутренняя несущая стена; 6.- наружная несущая стена.

Перекрытия в здании из многопустотных панелей толщиной 0,22 м из бетона марки Вt5. На внутренний элемент перемычки опираются панели перекрытия и кладка, остальные элементы сборной перемычки несут нагрузку только от кладки. Заделка элементов в стену (соответственно воспринимаемой нагрузке) принимается: для внутреннего элемента вн=0,25м; для всех остальных элементов (средних и наружных) ср;нар.=0,12 м.

Каждый элемент перемычки работает как однопролетная, свободнолежащая равномерно нагруженная балка. Расчетные пролеты:

- внутреннего элемента = св + вн = 1,6+0,25= 1,85 м.

- наружного и среднего элемента = св + ср;нар = 1,6+0,12= 1,72 м.

3 Расчет внутреннего элемента перемычки

Нагрузка: Строительство здания ведется в весенне-летнее время, следовательно нагрузка от кладки принимается равной весу пояса свежеуложенной неотвердевшей кладки высотой равной 1/3 пролета перемычки в свету св=1,6 м. (п.6,47СНиП II–22-81 ).

Временная нагрузка на перекрытие принимается 300 =300*(10) =3000 = 3 с учетом материалов и приспособлений в период возведения здания.

Высота сечения перемычки может быть принята в приделах

h= )м.

В соответствии с размерами кирпича сечение элемента принято шириной в ½ кирпича и высотой в 3 ряда кладки: bxh = 0,120,22м.

Таблица 1. Нагрузка на 1 п. м. длины внутреннего элемента перемычки

Вид нагрузки	Нормативная нагрузка, кН/м	Коэффициент надежности по нагрузке, γf	Расчетная нагрузка, кНм
I Постоянная - Собственная масса 0,12м · 0,22 м · 25кН/м3 - Масса кладки стены · 0,51м · 0,53м · 18 кнНм3 - вес панели перекрытия 3кН/м2 · 5,8/2 м	0,66 1,2 8,7	1,1 1,1 1,1	0,726 1,32 9,57
Итого по I			12,9
II Временная нагрузка 3 кН/м2 · 5,8/2 м	8,7	1,3	11,31
Полная нагрузка			24,26

4 Определение внутренних силовых факторов

Наибольший изгибающий момент (без учета частичного защемления на опорах)

=

Максимальная поперечная сила

Q==

5 Расчет прочности по нормальному сечению (расчет рабочей арматуры)

Рабочая высота сечения:

0=h-a=22-3=19 см

Определяем коэффициент, ŋ:

А0=< Ао max = 0,443

ŋ = 0,806. (справочное)

Необходимая площадь сечения продольной арматуры

Принимаем

6 Расчет прочности наклонного сечения по поперечной силе

Проверяем два условия:

Qmax = 22,49 ≤ Qbсеч = 0,35Rb * b * h0 = 0,35 * 0,765 * 12 * 19 = 61,1 кн

Условие выполняется, следовательно, размеры поперечного сечения достаточны.

Qmax = 22,49 ≤ Qbсеч = 0,6Rbt * b * h0 = 0,6 * 0,0675 * 12 * 19 = 9,23 кн

22,49 кн > 9,23 кн – условие не выполняется,

следовательно необходим расчет поперечной арматуры.

Назначаем шаг поперечных стержней из 3-х условий:

S ≤ h / 2 = 22 / 2 = 11 см

S ≤15 см

S ≤ (1,5Rbt * b * ho2) / Qmax=(1,5 * 0,675 * 12 * 19) / 22,49 = 10,26 см

Окончательно принимаем меньшее из трех значений.

S=10 см в крайних четвертях пролета

В середине пролета:

S1 ≤ 3/4 h= ¾ * 22 = 16,5 см

S1 ≤ 50 см, принимаем меньшее S1= 16 см.

Вычисляем усилия в поперечной арматуре

qsw = Q2max / (8Rbt * b * ho2) = 22,492 / (8 * 0,0675 * 12 * 192) = 0,21 кн/см

fs = (qsw*s) / (Rsw * n) = (0,21*10) / (17,5 * 2) = 0,06 см2 = 6 мм.

Принимаем ø 6AI, что соответствует ø 3AI, но при d1 = 16 мм из условия технологии сварки поперечная арматура принята ø 6AI, с fs=0,283 см2 назначаем поперечную арматуру ø 6AI в при опорном участке S=10 см, в середине пролета S1=16 см.

7 Определение зон разного шага поперечной арматуры

Qmax=22,49 кН

Qb=9,23 кН= 0,6 Rb*b*ho

Х= (Qmax-Qb/Qmax*Lo/2+Lon/2)=(22,49-9,23/22,49*1,85/2+0,250/2)=(0,545+0,125)=0,670м

Х= Lo/4+Lon/2= (0,46+0,125)= 0,589 м выбираем большее. На расстоянии 0,670 м от торцов балки устанавливается поперечная арматура с шагом S=100 мм

8  Расчет наружного и среднего элементов сборной перемычки

Учитывая необходимость соответствия размерам кирпича, сечение элемента принято: a ´ h= 0,12 ´ 0,14 м2

Вес 1 пог. метра такого элемента:

b · h · ρж. в. = 0,12 · 0,14 · 25= (м · м · кН/м3) = 0,42 кН/м,

где а = 0,12, h = 0,14м

ρж. в. = 25 кн/м3 – плотность железобетона

Масса кладки стены (берем из таблицы) равна 1,2 кН/м

Полная нормативная равномерно распределенная нагрузка

qн = 0,42 · 1,2 = 1,62 кН/м

Полная расчетная равномерно распределенная нагрузка

qp = qн · γ = 1,62 · 1,1 = 1,78 ≈ 1,8 кН/м

Наибольший изгибающий момент

Рабочая высота сечения элемента

где = 3 см – защитный слой бетона

Коэффициент А0 (проверяем прочность бетона)

< АR = 0,443

Условие выполняется, прочность бетона обеспечивается.

По А0 находим η по таблице приложения

А0 = 0,067 → η = 0,965

Необходимая площадь сечения продольной арматуры

Принимаем сталь периодического профиля 1 Ø 6 АIII Аs = 0,283 см2

Для расчета прочности наклонного сечения по поперечной силе проверяем два условия.

Наибольшая поперечная сила

1) <

= 1,55 кН < 35,34 кН

2) <

= 1,55 кН < ,

таким образом, оба условия выполняются. Расчет поперечной арматуры не требуется. Однако для устройства арматурного каркаса предусматривается установка поперечных стержней Ø 4 BI с шагом S = 20 см (конструктивно).

Схема армирования перемычек и конструирование арматурных изделий

Схема армирования внутреннего элемента сборной перемычки ПБ 19.12.22

Схема армирования среднего и наружного элемента сборной перемычки

ПБ 19.12.14

Каркас КР-1

Каркас КР-2

Спецификация на одну железобетонную перемычку
Обозначение	Наименование	Кол-во	Масса ед. кг	Примечание
Перемычка ПБ 19.12.22
Сборочные единицы детали
Пояснительная записка	Каркас КР-1	1	4,2
Материал
	Бетон Кл. В15	1		0,05 м3
Перемычка ПБ 19.12.14
Сборочные единицы детали
ПЗ	Каркас КР-2	1	0,8
Материал
	Бетон Кл. В15	1		0,03 м2
Спецификация на арматурное изделие
Обозначение	Наименование	Кол-во	Масса ед. кг	Примечание
	Каркас КР-1			4,2
ГОСТ 5781-82*	Ø 16 АIII, l1=1830 мм	1	2,9	2,9
ГОСТ 5781-82*	Ø 8 АI, l2=1830 мм	1	0,72	0,7
ГОСТ 7227-80	Ø 5 BI, l3=200 мм	20	0,03	0,6
	Каркас КР-2			0,8
ГОСТ 5781-82*	Ø 8 АIII, l=1830 мм	1	0,72	0,7
ГОСТ 7227-80	Ø 4 BI, l4=120 мм	9	0,01	0,1

Обозначение некоторых арматурных сталей

Вид арматуры	Класс арматуры	Диаметр, мм	Пример обозначения
Обозначение
старое	новое
Стержневая горячекатанная  (ГОСТ 5781-82*):
гладкая	А – I	A – I (A – 240)	6–40 6–18	4 0 18A – I (A – 240)
периодического профиля	А – II Ас – II	A – II (A – 300) Ac – II (Aс – 300)	10–40 10–16 18–40 10–32	5 0 20A – II (A – 300)
А – III	А – III (A – 400)	6–40 10-18	3 0 16A – III (A – 400)
А – IV	А – IV (A – 600)	10–22	2 0 20 А – IV (A – 600)
А – V	А – V (A – 800)	10–22	2 0 20 А – IV (A – 800)
А – VI	А – VI (A – 1000)	10–25
Сталь арматурная термически упрочненная для ж/б конструкций	Ат – IV Ат – V	Ат 400с Ат 500с Ат 600 Ат 600с Ат 600к Ат 800к Ат 1000 Ат 1000к	–
Обыкновенная арматурная проволока:
гладкая	В – I	–	3–5	30 ВI
периодического профиля	Вр – I	–	3–5	30 5ВрI

Список рекомендуемых источников

Нормативные источники

1.  СНиП 2.01.07 -85*. Нагрузки и воздействия.

2.  СНиП 52-01-2003. Бетонные и железобетонные конструкции.

3.  П 63.13330.2012 Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения. Актуализированная редакция СНиП 52-01-2003.

4.  СП 20.13330.2011 Нагрузки и воздействия. Актуализированная редакция СНиП 2.01.07-85*.

Литература

1.  , Сигалов конструкции. Общий курс. - М.: Стройиздат, 1991.

2.  , Ягупов расчета оснований и фундаментов. - М.: Стройиздат, 1986.

3.  , , Сборник задач по строительным конструкциям. – М.: Стройиздат, 1986.

4.  , , Мандриков конструкции. Т.1 – М.: Стройиздат, 1984.

5.  Цай конструкции. Т.2. – М.: Стройиздат, 1985.