Сборник задач по строительным конструкциям

СРЕДНЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
Серия основана в 2001 году






А.И. ПАВЛОВА





                СБОРНИК ЗАДАЧ ПО СТРОИТЕЛЬНЫМ КОНСТРУКЦИЯМ





УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ







Допущено
                            Государственным комитетом Российской Федерации по строительству и жилищно-коммунальному комплексу

                                         в качестве учебного пособия для студентов средних специальных учебных заведений,

                                 обучающихся по направлению 08.02.01 «Строительство и эксплуатация зданий и сооружений»





    znanium.com


электронно-библиотечная система


Москва ИНФРА-М
2024

УДК 624.01(075.32)
ББК 38.5я723

    П12



      Рецензенты:
         Дегтев И.А., заведующий кафедрой, профессор Белгородского государственного технологического университета;
         Героева Н.В., преподаватель Тверского технологического колледжа




      Павлова А.И.
П12 Сборник задач по строительным конструкциям : учебное пособие / А.И. Павлова. — Москва : ИНФРА-М, 2024. — 143 с. — (Среднее профессиональное образование). — DOI 10.12737/831.


          ISBN 978-5-16-005374-5 (print)
          ISBN 978-5-16-100226-1 (online)


          В учебном пособии содержатся задачи по расчету конструкций, выполненных из металла, железобетона, дерева и др. Представлены примеры расчетов некоторых конструкций.
          Предназначено для студентов учебных заведений, обучающихся по направлению 08.02.01 «Строительство и эксплуатация зданий и сооружений».


УДК 624.01(075.32)
ББК 38.5я723





















ISBN 978-5-16-005374-5 (print)
ISBN 978-5-16-100226-1 (online)

© Павлова А.И., 2005

СОДЕРЖАНИЕ





Предисловие............................................6


Раздел 1.
    ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ПРЕМИРОВАНИЯ И РАСЧЕТА СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ И ОСНОВАНИЙ........................................7
    Задание 1.1 .......................................7
    Задание 1.2........................................8
    Задание 1.3........................................9


Раздел 2. МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ КОНСТРУКЦИИ.............................13

    Тема 2.1. Расчетэлементовстальныхконструкций......13
    Задание 2.1 ......................................13
    Задание 2.2.......................................15

    Тема 2.2. Соединения в стальных конструкциях......16
    Задание 2.3.......................................17
    Задание 2.4.......................................19
    Задание 2.5.......................................22

    Тема 2.3. Балки и балочные клетки.................24
    Задание 2.6.......................................31

    Тема 2.4. Стропильные и подстропильные фермы......34
    Задание 2.7.......................................34

    Тема 2.5. Колонны.................................36
    Задание 2.8.......................................37

    Тема 2.6. Пример расчета элементов нормальной балочной клетки...................................38

3

Раздел 3.
    ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫЕ КОНСТРУКЦИИ...........................57

    Тема 3.1. Общие сведения о физико-механических свойствах бетона, арматуры и железобетона..........57
    ЗаданиеЗ.1 .......................................59

    Тема 3.2. Изгибаемые элементы.....................60
    Задание З.2.......................................61
    Задание З.З.......................................62
    Задание З.4.......................................65
    Задание З.5.......................................68
    Задание З.6.......................................72

    Тема 3.3. Сжатые элементы.........................7З
    Задание З.7.......................................78
    Задание З.8.......................................78

    Тема 3.4. Некоторые сведения о предварительном напряжении........................................79
    Задание З.9.......................................84

    Тема 3.5. Расчет по предельным состояниям второй группы.....................................85
    Задание З.10......................................92

    Тема 3.6. Плоские и ребристые перекрытия..........9З

    Тема 3.7. Фундаменты.............................106
    ЗаданиеЗ.11 .....................................110


Раздел 4. КОНСТРУКЦИИ ИЗ ДЕРЕВА И ПЛАСТМАСС....................112

    Тема 4.1. Основные формулы для расчета элементов деревянных конструкций по первой и второй группам предельных состояний.............................112
    Задание 4.1 .....................................117

    Тема 4.2. Соединения на цилиндрических нагелях...119
    Задание 4.2......................................120

4

Раздел 5. КАМЕННЫЕ И АРМОКАМЕННЫЕ КОНСТРУКЦИИ............126

    Тема 5.1. Расчет элементов неармированных каменных конструкций...........................126
    Задание 5.1 ...................................130
    Тема 5.2. Расчетармированной кладки............131
    Задание 5.2....................................133

Раздел 6. ОСНОВАНИЯ И ФУНДАМЕНТЫ.............................135

    Тема 6.1. Расчетоснований......................135
    Задание 6.1 ...................................136

    Тема 6.2. Определение осадки основания.........137
    Задание 6.2....................................139

    Тема 6.3. Свайные фундаменты...................140
    Задание 6.3....................................141

Список литературы..................................142

    ПРЕДИСЛОВИЕ




   Сборник задач по строительным конструкциям составлен согласно программе предмета «Строительные конструкции» специальности 2902 «Строительство и эксплуатация зданий и сооружений» и предназначен для проведения практических занятий в средних специальных учебных заведениях строительного профиля.
   Для удобства пользования сборником задания в нем расположены по типам конструкций: металлические, железобетонные, деревянные, каменные и армокаменные, основания и фундаменты. В каждом разделе приведены краткие сведения о расчете конструкций и даны основные расчетные формулы. Таблицы, необходимые для выполнения расчетов, взяты из соответствующих СНиПов. Представлены примеры расчетов некоторых конструкций, которые помогут студентам при выполнении практических заданий.

Раздел 1 ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ И РАСЧЕТА СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ И ОСНОВАНИЙ



   Тема 1.1 ОСНОВЫ РАСЧЕТА СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ

   1.1.1. Сбор нагрузок на 1 м² грузовой площади несущих конструкций; qₙ (кН/м²), q (кН/м²) (сборные плиты покрытия, перекрытия, а также покрытия и перекрытия в монолитном исполнении):

     qₙ (кН/м²) = t (м) х р (кН/м³); q (кН/м²) = qₙ х У/, где t — толщина слоя;
     р — плотность материала слоя.
   Собственный вес типовых конструкций и изделий, временные нагрузки на перекрытия, снеговые, ветровые и ряд других принимаются по СНиП 2.01.07. Нагрузку на перекрытие от перегородок можно принять равномерно распределенной, но не менее 0,75 кН/м².

   Задание 1.1
   1.1. Выполнить сбор нормативных и расчетных нагрузок на 1 м² покрытий следующих составов:
   1) — защитный слой из гравия — 15 мм;
     —  3 слоя рубероида;
     —  керамзит t = 40 мм;
     —  пароизоляция, 1 слой толя;
     —  железобетонная ребристая плита 3х6м;
     —  I район по снеговому покрову.
   2) —4 слоя рубероида;
     —  асфальтобетон литой — 20 мм;
     —  плиты из ячеистого бетона —100 мм;
     —  пароизоляция — 0,02 кН/м²;
     —  железобетонная многопустотная плита, h =160 мм;
     —  III район по снеговому покрову.

7

   3) — защитный слой гравия — 12 мм;
     —   4 слоя рубероида;
     —   цементно-песчаная стяжка — 15 мм;
     —   плиты из керамзитобетона —70 мм;
     —   1 слой рубероида;
     —   железобетонная многопустотная плита покрытия, h = 220 мм;
     —   II район по снеговому покрову.
   4) —3 слоя рубероида на битумной мастике;
     —   литой асфальтобетон — 30 мм;
     —   гранулированные шлаки t = 60 мм;
     —   железобетонная ребристая плита 1,5x12 м;
     —   IV район по снеговому покрову.
   5) — защитный слой из мраморной крошки —10 мм;
     —   4 слоя рубероида на мастике;
     —   цементно-песчаная стяжка;
     —   шлакобетон t = 35 мм;
     —   1 слой пергамина на мастике;
     —   железобетонная плоская плита, h =100 мм;
     —   III район по снеговому покрову.

   Задание 1.2.
   1.2.1. Выполнить сбор нормативных и расчетных нагрузок на
1 м² перекрытий:
   1) — линолеум — 6 мм;
     —   черный пол из досок — 25 мм;
     —   лаги 40 х 70 через 300 мм;
     —   прокладки под лаги из пергамина 100 х 2 мм;
     —   минеральная вата — 30 мм;
     —   железобетонная многопустотная плита, h =160 мм;
     (жилой дом).
   2) — поливинилхлоридная плитка — 4 мм;
     —   цементно-песчаный раствор — 200 мм;
     —   2 слоя толя на битумной мастике;
     —   монолитное перекрытие из железобетона — 60 мм;
     (архив).
   3) — паркет дубовый — 19 мм;
     —   битумная мастика — 2 мм;
     —   цементно-песчаная стяжка —10 мм;
     —   керамзитобетон — 25 мм;
     —   железобетонная многопустотная плита, h = 220 мм; (читальный зал).
   4) — дощатый пол — 29 мм;
     —   лаги 50 х 60 мм через 400 мм;

8

     —   прокладки под лаги из рубероида 100 х 2,5 мм;
     —   железобетонная плоская плита —120 мм;
     (общежитие).
   5) — керамическая плитка — 8 мм;
     —   цементно-песчаная стяжка — 15 мм;
     —   шлакобетон — 20 мм;
     —   битумная мастика — 3 мм;
     —   железобетонная многопустотная плита, h = 220 мм; (торговый зал).

   1.2.2. Сбор нагрузок на 1 пм грузовой площади несущей конструкции и на всю грузовую площадь.
   Сбор нагрузок на 1 пм грузовой площади выполняется при расчете изгибаемых элементов: балок, ферм, плит, перемычек и т.д.

q кН/м = q кН/м² х В (м),

где В — ширина грузовой площади конструкции (для плит покрытия и перекрытия; В—номинальная ширина плиты, для линейных элементов; В — расстояние между элементами в осях); для учета собственного веса балок из железобетона предварительно назначают ихразмеры сечения: h = (1/8...1/15)/; b = (0,4...0,5)h. Вес 1 м² стальной фермы можно принять

q кН/м² = к х L ,

где к — коэффициент, принимается равным к = 0,006...0,01;
     L — пролет фермы.
   Вес 1 пм конструкций из древесины можно в предварительных расчетах не учитывать. Если известен вес всей конструкции, то вес 1 пм можно определить делением веса конструкции на длину пролета конструкции:

q кН/м = G кН/ L (м).

   Задание 1.3
   1)    Определить нагрузку на 1 пм ленточного фундамента под наружную стену жилого дома. Расстояние между несущими стенами а = 6,3 м, постоянная нагрузка от перекрытия g₁ = 4,2 кН/м², от покрытия g₂ = 3,6 кН/м². Здание трехэтажное, высота этажа —3 м. Стены из обыкновенного кирпича (р = 18 кН/м³) толщиной 64 см. Строительство ведется в III районе по снеговому покрову.


9

   2)   Расстояние между стальными стропильными фермами а = 12м, пролет L = 24м. Нагрузка от покрытия, включая временные q = = 4,3 кН/м². Определить нагрузку Р, если расстояние между узлами фермы d = 3 м.
   3)   Определить нагрузку на 1 пм железобетонного ригеля прямоугольного сечения, пролет L = 9 м, шаг ригелей а = 6 м. Нагрузка от перекрытия, включая временные, q = 5,6 кН/м².
   4)   Собрать нагрузку на 1 пм стропильной ноги сечением 75х х 120 мм. Шаг стропильных ног а = 2,4 м, угол наклона стропил а = 30°. Кровля из асбестоцементныхлистов 0,15 кН/м², закрепленных на обрешетке сечением 50 х 50 мм с шагом 300 мм. Порода древесины — сосна.
   5)   Для проверки прочности внутренней несущей стены толщиной 38смиз обыкновенного глиняного кирпича собрать нагруз-куна1м длины стены, если нагрузка от покрытия, включая временные, составляет q₁ = 4,2 кН/м², от перекрытия, включая временные, — q₂ = 6,4 кН/м². Здание — 6 этажей, высота этажа Н= 4,2 м.
   6)   Собрать нагрузку на среднюю колонну пятиэтажного здания. Сетка колонн 1₁ х 1₂ = 5х6м. Нагрузка от покрытия, включая временные, — 3,6 кН/м², от перекрытия, включая временные, — 4,6 кН/м². Колонна сечением b х h =30х30 см, высота этажа Н= 3,6 м. Все элементы каркаса из железобетона. Ригель пролетом L = 1₂ = 6м.
   7)   Определить величину ветровой нагрузки (III район по скоростному напору ветра) на наружную стену здания высотой 18 м. Высота этажа Н= 3 м.
   8)   Выполнить сбор нагрузок на несущие конструкции трехэтажного здания с неполным каркасом. Сетка колонн 1₁ х 1₂ = 6х6м, сечение колонн bc х hc = 40х 40 см, высота этажа Я=3м, ригели прямоугольного сечения. Назначение здания — библиотека. II район по снеговому покрову.
   Состав покрытия:
   —  4 слоя рубероида на битумной мастике;
   —  цементно-песчаная стяжка — 25 мм;
   —  плиты из легкого бетона (р = 500 кН/м³) — 80 мм;
   —  пароизоляция — 0,02 кН/м²;
   —  многопустотная железобетонная плита толщиной 220 мм.
   Состав перекрытия:
   —  паркет — 21 мм;
   —  цементно-песчаная стяжка — 20 мм;
   —  керамзит — 35 мм (р = 800 кН/м²);
   —  битумная мастика — 3 мм;
   —  многопустотная железобетонная плита — 220 мм.

10