Практический расчет железобетонных и каменных конструкций

Данный материал предназначен для проведения практических занятий со студентами, обучающимися по программе бакалавров и, включает расчеты прочности и конструирования изгибаемых и сжатых элементов с учетом требований современной нормативной базы. Приводится сводка необходимых расчетных формул и пояснений к ним.

1. Занятие. Основные положения расчетов прочности

Для того чтобы спроектировать здание или сооружение или какой либо отдельный элемент необходимо знать какие нагрузки будут приложены, их величины, продолжительность действия и совместность действия, конструктивную и расчетную схемы, прочностные характеристики материалов.

Нагрузки на строительные конструкции

Все нагрузки и воздействия определяются в соответствии с СП 20.13330.2011 «Нагрузки и воздействия». Актуализированная версия [1].

Постоянные нагрузки- это собственный вес железобетонных конструкций, вес и давление грунта, гидростатическое давление, усилие преднапряжения. Вес железобетонных конструкций устанавливается по фактическим размерам изделий, их реальной средней плотности или по каталогу.

Временные нагрузки - снеговые, ветровые, полезные (технологические) и т.д.

Величина полезной (технологической) нагрузки приводится в задании на проектирование или определяются по нормам. При определении усилий в элементах здания необходимо учитывать снижение нагрузки вследствие неравномерности загружения перекрытий на всех этажах здания.

Таблица 1.1.

Снеговая нагрузка определяется в соответствии с выбранным районом строительства, с учетом изменения величины нагрузки за счет ветра и профиля кровли. Полное нормативное значение снеговой нагрузки на горизонтальную проекцию покрытия определяется по формуле

s = s₀·μ·с_е, (1.1)

Где

s₀– нормативное значение веса снегового покрова на 1м²поверхности земли, в соответствии с заданным районом,

μ – коэффициент перехода от веса снегового покрова на 1м²поверхности земли к весу снеговой нагрузки на покрытие (для плоских кровель μ = 1),

с_е– коэффициент снижения снеговой нагрузки в (районах со средней скоростью ветра v ≥ 2 м/сек за три наиболее холодных месяца, определяемый по формуле

Таблица 1.2

Снеговой район	I	II	III	IV	V	VI	VII	VIII
S₀ кН/м2(кгс/м²)	0,8	1,2	1,8	2,4	3,2	4,0	4,8	5,6

с_е= (1,2 – 0,1v√ k)(0,8 + 0,002b), (1.2)

где

k – коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления по высоте,

b – ширина покрытия, принимаемая не более 100 м.

Для снеговой нагрузки длительная часть учитывается в районах со средней температурой января минус 5⁰С и составляет 70% от полной.

Ветровая нагрузка определяется в соответствии с выбранным районом строительства, высотой над поверхностью земли, типа местности, конфигурации объекта и т.д.

Таблица 1.3

Ветровой район	Ia	I	II	III	IV	V	VI	VII
W₀ кН/м²(кгс/м²)	0,17	0,23	0,3	0,38	0,48	0,6	0,73	0,85

W₀

Нормативные и расчетные нагрузки.

При проектировании железобетонных конструкций используются нормативные и расчетные значения нагрузок.

Нормативные постоянные нагрузки принимаются по фактическим размерам и средним величинам плотностей; нормативные временные нагрузки определяются по фактическим данным или среднестатистическим значениям.

Расчетное значение нагрузки определяется произведением ее нормативного значения на коэффициент надежности по нагрузки γ_f , который зависит от вида нагрузки и выполняемого расчета.

Например, для расчетов по первой группе предельных состояний (расчеты на прочность), коэффициенты надежности составляет:

γ_f =1,1 – масса железобетонных конструкций, (плотность > 1600 кг/м³),

γ_f =1,2 – при полезных нагрузках 2,0 и более кПа.

При расчете железобетонных конструкций и оснований учитывают коэффициент надежности проектируемого здания по степени ответственности γ_n.

Прочие временные нагрузки

· Нагрузки от транспортных средств,

· Нагрузки от мостовых кранов,

· Гололедные нагрузки

· и др.

Задание 1.1 Записать значения расчетных нагрузок для:

· Бетонных конструкций (γ ≤ 1600кг/м³), выполняемых на стр. площадке,

· Полной временной полезной нагрузки на лестницы биллиардной,