Министерство образования и науки Российской Федерации

Южно-Российский государственный политехнический

университет (НПИ) имени М.И. Платова

Шахтинский институт (филиал) ЮРГПУ(НПИ)

им. М.И. Платова

Т.А. Стрельцова

С.В. Стрельцов

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЗДАНИЙ СООРУЖЕНИЙ

Методические указания

к выполнению домашней контрольной работы

Часть 1

для специальности

08.02.01 «Строительство и эксплуатация зданий и сооружений»

Новочеркасск

ЮРГПУ(НПИ)

 2018

УДК 69.001.6(076)

Рецензент – д-р техн. наук  Ю.В. Турук

Стрельцова Т.А., Стрельцов С.В.

Проектирование зданий и сооружений: методические указания к выполнению домашней контрольной работы. Часть 1 / Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М.И. Платова. – Новочеркасск: ЮРГПУ(НПИ), 2018. – 20 с.

Методические указания предназначены для выполнения домашней контрольной работы по дисциплине «Проектирование зданий и сооружений».

Представлен пример расчета железобетонной колонны. В приложениях приведены исходные данные и примеры выполнения графической части домашнего задания.

        Предназначены для студентов СПО, обучающихся по специальности 08.02.01 «Строительство и эксплуатация зданий и сооружений», заочной формы обучения.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ        5

1 МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ        6

2 ЗАДАНИЕ        7

3 ПРИМЕР ВЫПОЛНЕНИЯ КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ        7

Приложение А        11

Приложение Б        14

Приложение В        15

Приложение Г        16

Приложение Д        17

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК        17

        ВВЕДЕНИЕ

Целью изучения дисциплины «Проектирование зданий и сооружений» является изучение принципов, методов, способов проектирования и конструирования зданий и сооружений, а также овладение основными сведениями о зданиях и их конструктивном построении.

Данные методические указания разработаны для студентов заочной формы обучения для выполнения домашней контрольной работы по дисциплине «Проектирование зданий и сооружений». В методических указаниях приведены исходные данные, а также  подробное решение задачи.

1 МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

Контрольная работа содержит 3 теоретических вопроса,  номера которых определяются по Приложению А и соответствуют двум последним цифрам учебного шифра учащегося.

Например, учебный шифр – 378. Следовательно, номера вопросов указаны в седьмой строке и в восьмой графе Приложение А.

Кроме того, при выполнении контрольной работы необходимо решить задачу. Вариант, подлежащий выполнению, определяется последней цифрой учебного шифра, а если шифр оканчивается нулем, выполняется 10.

Контрольную работу выполняют ручкой в отдельной тетради или с помощью ПК на формате А4. В тетради необходимо оставлять поля 40 мм для пометок преподавателя. Условия и данные задач обязательно переписываются в тетрадь. Чертежи к задачам выполняют карандашом на чертежной бумаге формата А3 или с помощью ПК. Их складывают по формату тетради и прикрепляют к ней. В конце контрольной работы должна быть  указана используемая литература, поставлена дата окончания работы,  подпись студента. На обложке тетради  обязательно указывают шифр студента.

2 ЗАДАНИЕ

По данным Приложения Б рассчитать и законструировать сборную железобетонную колонну.

Выполнить рабочие чертежи, спецификацию.

Примечания.

1. Поперечную арматуру принять из условия свариваемости с полученной в расчёте рабочей арматурой.

2. Отметку верхнего обреза фундамента принять  -0.150.                                                                                                                      

3 ПРИМЕР ВЫПОЛНЕНИЯ КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ

Исходные данные:

Расчетные нагрузка N=1920 кН

Расчетная длина колонны Lo=6,0 м

Сечение колонны bc=hс=400 мм

Бетон класса В25

Арматура продольная класса А400

Примечание:поперечную арматуру принять класса А400. Отметку верха фундамента (-0,150)

Решение

1. Расчетные характеристики бетона и арматуры

Бетон класса В25

Табл. 5.2 [1] Rb =14,5 МПа=1,45 кН/см2, с учетом коэффициента условий работы γb1=0,9

Rb=1,45×0,9=1,305 кН/см2

Арматура продольная класса  А400

Табл. 5.8 [1] Rsс=355 мПа=35,5 кН/см2.

2. Определяем   отношение Lo/hс =6000/400=15< 20. В этом случае расчет колонны можно выполнять как условно центрально сжатой из условия:

N≤φ(Rb×A+ Rsс ×Аs,tot)

3. Определяем коэффициент φ по таблице 1 [1], φ=0,83, применяя при необходимости интерполяцию.

Таблица 1

Коэффициент φ в зависимости от гибкости элемента

4. Площадь сечения колонны А= bс×hс=40×40=1600 см2

5.Площадь сечения продольной рабочей арматуры в колонне определяется из условия:

Аs,tot =(N/φ - Rb×A )/Rsс

Аs,tot =(1920/0,83-1,305×1600)/35,5=6,35 см2

По сортаменту [2, стр. 446] принимаем продольную рабочую арматуру в виде четырех стержней диаметром 16 мм. Их фактическая площадь                  

Аs,tot =8,04см2>6,35см2.

Если Аs,tot по формуле получилось отрицательной, то продольную арматуру принимаем в количестве четырех стержней диаметром 12 мм.

6. Проверяем коэффициент армирования:

µ= Аs,tot/А

µ=8,04/1600=0,005

µ сравниваем с µmin, который определяется по табл.5.5[1] интерполяцией:

µmin=0,002+[(0,005-0,002)/(25-5)] ×(15-5)=0,035.

0,005>0,035, следовательно оставляем диаметр 16мм. Если µ<µmin, то увеличиваем диаметр продольной арматуры.

7. Поперечную арматуру принимаем из условия свариваемости с продольной арматурой dw≥0,25ds; dw=0,25×16=4 мм; dw=6 мм класса А400 (АIII)  [2, стр 446].

Шаг поперечной арматуры принимается из условия:

Sw≤15ds;                                 Sw≤15×16=240

Sw≤500 мм

Из двух значений принимаем меньшее с округлением в меньшую сторону кратно 50 мм Sw=200 мм

8. Конструирование колонны (Приложение В).

Предварительно нужно назначить конструктивную длину колонны Lk, которая будет складываться из H (расстояние от обреза фундамента до низа покрытия) и hз (величина  заделки колонны в стакан фундамента).

H=Lo/1,2=6000/1,2=5000мм

hз>30d=30×16=480мм

hз>hc=400м

Обычно hз=1,5 hс=1,5×400=600 мм. Принимаем hз=600мм.

Исходя из принятых значений, конструктивная длина колонны получается:

Lk=H+ hз=5000+600=5600 мм.

Длина пространственного арматурного каркаса LКП1:

LКП1= Lk-2×10-tз.д.

LКП1=5600-30=5570мм,

где tз.д - толщина  закладной детали, 10 мм.

Ширина этого каркаса bКП1:

bКП1= hс-2×10=400-20=380 мм.

Верхняя часть колонны (в области стыка) укрепляется сетками косвенного армирования С1. Эти сетки ставятся в количестве не менее 4 штук с шагом S, принимаемым из условия:

Sc/3=400/3=133мм,

а также из условия

60≤S≤150мм,

то есть принимаемый шаг не должен выходить за поставленные границы. Принимаем шаг сеток S=70 мм. Количество сеток 4 штуки. Размер ячеек сетки (шаг стержней в сетке) принимается не более ¼ ширины колонны hс:

Sc/4=400/4=100мм

и не должен выходить за границы:

45≤S≤100мм.

Сетки можно изготавливать из арматуры классов В 500 (ВрI), А400 (AIII). Принята арматура А400 диаметром 6 мм. Общую ширину сетки принимаем 380 мм.

Выпуски концов стержней принимаем 15 мм, при этом расстояние между первым и последним стержнями 350 мм, для этого промежутка удобно принять шаг, который укладывается в промежуток ровное количество раз. Принимаем шаг стержней в сетке S =70 мм.

Верхняя часть каркаса КП1 остается свободной от поперечных стержней, так как на нее надеваются сетки. В нижней части каркаса (в районе заделки колонны в стакан фундамента) поперечные стержни ставятся с тем же шагом, что и сетки, то есть 70 мм. Количество шагов - 3. На остальной части каркаса (между местом установки сеток и заделкой колонны) принят основной шаг Sw=200 мм. Выпуски продольных стержней каркаса назначаем не менее 20 мм и не менее диаметра продольных стержней, принимаем выпуски по 20 мм. Таким образом, для шага 200 мм остается свободной часть каркаса L2:

L2= LКП1-2×20-3×70-3×70=5570-40-210-210=5110 мм

На этом участке 200 мм уложится 25 раз. Остаток 5110-25×200= 110 мм принимается равным расстоянию от верхнего поперечного стержня каркас КП1 до нижней сетки. По верху колонны ставится закладное изделие МН1. Оно состоит из 2 пластин и 4 анкерных стержней. Основная пластина выполняется по размеру сечения колонны и толщиной от 10 мм до 20 мм. Принято ранее 10 мм. Анкеры принимаются диаметром 10-20 мм и длиной не менее 20dанк. Выбираем диаметр 12 мм, при этом их длина будет 20×12=240 мм.

9.  Составление спецификации.

Спецификация арматуры выполняется в виде таблицы. Форма таблицы спецификации дана в Приложении Г.

В графе «Наименование» записывают названия разделов в следующем порядке: сборочные единицы; детали; материалы.

В раздел «Сборочные единицы» записывают арматурные каркасы, сетки, закладные детали.  В раздел «Детали» записывают отдельные стержни и детали, состоящие из одного элемента. В разделе «Материалы» указывают класс  бетона.

В графе «Позиция» указывается номер, присваиваемый данному арматурному изделию или детали. Одинаковые изделия и детали имеют одинаковые порядковые номера.

В графе «Масса ед., кг» записывается масса одного изделия (каркаса, сетки, стержня), в зависимости от заполняемой строки. Масса одного стержня определяется следующим образом:

1) по сортаменту выписывается масса одного погонного метра стержня в соответствии с его диаметром;

2) масса 1 м умножается на длину данного стержня.

Масса сетки определяется с учетом общего количества стержней данного вида, составляющих сетку.

При заполнении спецификации и ведомости расхода стали на колонну вес пластин определяется с учетом их объема и удельного веса стали .

При размерах пластины 5 на 100 на 100 ее вес составит:

0,005×0,1×0,1×7850=0,39 кг.

Спецификация арматуры на колонну. Составление ведомости расхода стали.

Ведомость расхода стали выполняется по форме, приведенной в Приложении Д.

Ведомость расходов состоит из трех разделов: «Напрягаемая арматура», «Изделия арматурные», «Изделия закладные».

Так как в контрольной работе рассчитываются элементы, не содержащие предварительно напрягаемой арматуры, то первую графу можно исключить.

В ведомость должны быть внесены все классы арматуры, применяемой в конструкции. В каждом классе перечисляются все диаметры арматуры данного класса. В колонке каждого диаметра записывается суммарный вес всех стержней этого класса и диаметра (на всю колонну).

Ведомость составляется на основании ранее заполненной спецификации арматурных изделий.

   Приложение А

Номера вопросов к контрольной работе

Вопросы:

1. Основные требования к строительным конструкциям и область применения их при строительстве объектов.

2. Предельные состояния строительных конструкций, физический смысл предельных состояний.

3. Нагрузки и воздействия. Классификация, сочетание нагрузок.

4. Нормативные и расчетные нагрузки.  Коэффициенты надежности по нагрузке. Коэффициенты надежности по ответственности конструкций, коэффициенты условий работы.

5. Расчет по первой и второй группам предельных состояний. Структура расчетных формул.

6. Классификация конструкций, работающих на сжатие. Общие положения расчета.

7. Работа древесины под нагрузкой, расчетные характеристики древесины.

8. Расчет и правила конструирования деревянных стоек.

9. Виды и характеристики соединений деревянных конструкций.

10. Соединения на врубках. Принципы конструктивных решений.

11. Нагельные и гвоздевые соединения. Работа нагеля в элементе. Порядок расстановки нагеля.

12. Расчет и правила конструирования деревянных балок.

13. Стропильные фермы. Назначения геометрических размеров. Общий порядок расчета.

14. Деревянные и металлодеревянные фермы.

15. Расчет и правила конструирования каменных неармированных центрально сжатых столбов.

16. Прочность и деформации каменной кладки при сжатии. Упругая характеристика некоторых видов кладки. Расчетные сопротивления каменной кладки.

17. Расчет и правила конструирования каменных армированных столбов.

18. Усиление кладки обоймами.

19. Понятие о расчете кладки на внецентренное сжатие.

20. Основы расчета стен и столбов зданий с жесткой конструктивной схемой.

21. Стальные фермы. Правила конструирования. Подбор сечений элементов ферм.

 22. Железобетонные фермы. Область применения. Конструктивные особенности.

23. Основы расчета стен и столбов зданий с жесткой конструктивной схемой.

24. Общие сведения об основаниях и фундаментах. Основные понятия и определения.

25. Строительная классификация грунтов.

26. Состав и основные физические и механические характеристики грунтов.

27. Распределение напряжений в массиве основания.

28. Величина деформации (осадки) грунта.

29. Несущая способность грунтов. Стадии деформаций и расчетное сопротивление грунта.

30. Фундаменты неглубокого заложения. Классификация. Основные конструкции.

31. Определение глубины заложения подошвы фундамента.

32. Свайные фундаменты. Классификация свай. Работа свай.

33. Область распространения, классификация, расчет и правила конструирования металлических балок.

34. Область распространения, классификация, расчет и правила конструирования металлических колонн.

35. Работа стали под нагрузкой. Расчетные сопротивления стали. Модуль упругости. Сортамент.

36. Соединения железобетонных конструкций.

37. Классификация конструкций, работающих на изгиб. Общие положения расчета.

38. Сварные соединения.  Виды сварных швов. Расчет стыковых и угловых швов. Правила конструирование  сварных соединений.

39. Болтовые соединения. Принцип расчета. Конструирование соединений на болтах.

40. Понятие о  балочных клетках. Типы балок. Сопряжение и опирание  стальных балок.

41. Арки. Классификация, область распространения. Особенности работы, типы  сечений.

42. Рамы. Классификация, область распространения. Особенности работы.

Приложение Б

Исходные данные к задаче

Приложение В

Пример конструирования колонны

Приложение Г

Спецификация

        Приложение Д

Ведомость расхода стали

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. СП 52-101-2003. Бетонные и железобетонные конструкции без предварительного напряжения арматуры.
2. Сетков В.И., Сербин Е.П. Строительные конструкции. Расчет и проектирование: Учебник. – М.: ИНФРА-М, 2012.
3. СП 20.13330.2016 Нагрузки и воздействия. Актуализированная редакция СНиП 2.01.07-85*.
4. Евстифеев, В. Г. Железобетонные и каменные конструкции. В 2 частях. Часть 1. Железобетонные конструкции / В.Г. Евстифеев. - М.: Academia, 2011. - 430 c.
5. Кузнецов, В. С. Железобетонные и каменные конструкции. Основы сопротивления железобетона. Практическое проектирование. Примеры расчета. Учебное пособие / В.С. Кузнецов. - М.: Издательство Ассоциации строительных вузов, 2014. - 304 c.
6. Инструкция по проектированию железобетонных конструкций. - М.: Стройиздат, 2006. - 272 c.

Учебно-методическое издание

Стрельцова Татьяна Александровна

Стрельцов Сергей Владимирович

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЗДАНИЙ СООРУЖЕНИЙ

Методические указания

к выполнению домашней контрольной работы

Часть 1

Отв. за выпуск И.И. Кузнецова

Подписано в печать 01.06.2018.

Формат 60х841/16. Бумага офсетная. Ризография.

Усл.-печ.л. 1,16. Уч.-изд. л. 1,2. Тираж 50 экз.

Южно-Российский государственный политехнический

университет (НПИ) имени М.И. Платова

Адрес ун-та: 346428, г. Новочеркасск, ул. Просвещения, 132

Отпечатано в Шахтинском институте (филиале)                               ЮРГПУ(НПИ) им. М.И. Платова