2020-10-10
179
Международная нормативная база проектирования (Еврокоды)
Методические указания к практическим занятиям
для студентов очной формы обучения
специальности 08.05.01 Строительство уникальных зданий и сооружений
Краснодар
2019
Составители: канд. техн. наук М.М. Тамов
инженер С.В. Усанов
Международная нормативная база проектирования (Еврокоды): методические указания к практическим занятиям для студентов очной формы обучения специальности 08.05.01 Строительство уникальных зданий и сооружений / Сост. канд. техн. наук, доцент М.М. Тамов; инж. С.В. Усанов; Кубан.гос.технолог.ун-т.; каф. строительных конструкций. - Краснодар 2019. - 43 с. Режим доступа: http://moodle.kubstu.ru (по паролю).
Приведены указания для решения студентами задач на практических занятиях по изучению дисциплины «Международная нормативная база проектирования (Еврокоды)». Даны варианты заданий для практических занятий с примерами решения.
Рецензенты: канд. техн. наук, доц. кафедры СК КубГТУ С.И. Дизенко
начальник архитектурно-строительного отдела
ОАО «Кубаньводпроект» К.Ю. Деркач
Содержание
| Введение…………………………………………………………………………………. | 4 | |
| 1 | Практическое занятие №1. Определение наиболее невыгодного сочетания нагрузок на железобетонную балку перекрытия офисного здания………………. | 5 |
| 2 | Практическое занятие №2. Расчет нормального сечения железобетонной балки с одиночным и двойным армированием…………………………………………… | 10 |
| 3 | Практическое занятие №3. Расчет железобетонной балки на действие поперечной силы…………………………………………………………………….. | 15 |
| 4 | Практическое занятие №4 Расчет по жесткости и обеспечение трещиностойкости железобетонной балки, анкеровка арматуры………………. | 18 |
| 5 | Практическое занятие №5. Расчет железобетонной плиты, работающей по балочной схеме. Защитный слой арматуры ……………………………………….. | 24 |
| 6 | Практическое занятие №6. Расчет стальной балки, защемленной по концам против поворота вокруг собственной оси………………………………………….. | 28 |
| 7 | Практическое занятие №7 Расчет центрально нагруженной кирпичной стены… | 37 |
| Список литературы……………………………………………………………………… | 43 | |
Введение
Основное назначение настоящих методических указаний заключается в развитии у студентов практических навыков расчета железобетонных, каменных и стальных конструкций в соответствии с требованиями Еврокодов.
Решая практические задачи по индивидуальным заданиям, студент уясняет методики сбора нагрузок на строительные конструкции, исходные предпосылки расчета железобетонных, каменных и стальных конструкций, знакомится с расчетными предпосылками, моделями и методиками расчета.
К практическому занятию студенту необходимо изучить соответствующие разделы учебной и нормативной литературы. Задания на практических занятиях студенты выполняют самостоятельно под руководством преподавателя.
Овладев навыками решения простейших задач, студент приобретает представление о состоянии вопроса и подходах, заложенных в зарубежной нормативной литературе по проектированию строительных конструкций.
Контроль степени освоения теоретического материала осуществляется фронтальным опросом на первых 10...15 минутах практического занятия, после чего выдаются индивидуальные контрольные задания по каждому типу задач.
В приложениях к методическим указаниям даны все необходимые справочные материалы.
Практическое занятие №1. Определение наиболее невыгодного сочетания нагрузок на железобетонную балку перекрытия офисного здания
Нагрузки в соответствии с Еврокодом EN 1990:2002 делятся на постоянные (permanent action, G) и временные (variable action, Q). Расчетное значение нагрузки F d получают умножением репрезентативного значения F rep на коэффициент надежности по нагрузке γf:
| (1) |
В таблицах 1-2 приведены рекомендуемые значения коэффициентов надежности для постоянных γG и временных γQ нагрузок для расчетов по предельным состояниям, связанным с потерей статического равновесия конструкции (EQU) и разрушением по прочности (STR). В Еврокоде EN 1990:2002 эти значения содержатся в таблицах A1.2(A) и A1.2(B) приложения А. Как видно, значения коэффициентов надежности по нагрузке зависят от категории предельного состояния (EQU и STR) и влияния, оказываемого воздействием при рассматриваемой расчетной ситуации.
Т а б л и ц а 1 – Коэффициенты надежности для предельного состояния, связанного с потерей статического равновесия
| Предельное состояние | Вид нагрузки | ||||
| Постоянная, | Временная, | Ветровая, 
| |||
| Неблагопр. | Благопр. | Неблагопр. | Благопр. | Неблагопр. | |
| Потеря статического равновесия | 1,10 | 0,9 | 1,5 | 0 | 1,5 
|
Т а б л и ц а 2 – Сочетания нагрузок, коэффициенты надежности и сочетаний нагрузок для предельного состояния, связанного с разрушением по прочности материала
| Предельное состояние/ Комбинация нагрузок | Коэффициенты надежности (γG, γQ) | ||||
| Вид нагрузки | |||||
| Постоянная, | Временная, | Ветровая, 
| |||
| Неблагопр. | Благопр. | Неблагопр. | Благопр. | ||
| Разрушение по прочности | |||||
| 1. Постоянная и временная | 1,35/1,35 
| 1,0 | 1,5 | 0 | - |
| 2. Постоянная и ветровая | 1,35/1,35 
| 1,0 | - | - | 1,5 |
| 3. Постоянная, полезная и ветровая | |||||
| (а) | 1,35 | 1,0 | 1,5 
| 1,5 
| |
| (б) | 1,35/1,35
| 1,0 | 1,5 | 0 | 1,5 
|
| (в) | 1,35/1,35
| 1,0 | 1,5 
| 0 | 1,5 |
| * см. выражение (7) | |||||
В выражении (1) F rep может приниматься равным характеристическому значению постоянной нагрузки или основной по степени влияния временной нагрузки F k или сопровождающему значению (accompanying value) временной нагрузки ψ F k. В свою очередь, сопровождающее значение временной нагрузки может быть равно величине комбинированного (combination value) временного воздействия ψ0 F k, частой величине (frequent value) временного воздействия ψ1 F k или квазипостоянной величине (quasi-permanent) временного воздействия ψ2 F k. Частое и квазипостоянное значения используются для определения величины случайных воздействий, таких как столкновение или взрыв, и для выполнения проверок по эксплуатационной пригодности (прогибы, трещиностойкость). Комбинированное значение определяется по формуле
| (2) |
где ψ 0 – коэффициент сочетания, принимаемый по таблице 3 и зависящий от вида временной нагрузки. Коэффициент ψ 0 учитывает низкую вероятность одновременного действия нескольких временных нагрузок с полным значением. При этом предполагается, что основная по степени влияния временная нагрузка (leading variable action) Qk,1 действует с полным значением, а сопровождающие временные нагрузки (accompanying variable action) – с пониженным значением ψ 0 Qk,i, где i>1. Отнесение той или иной нагрузки к категории «leading» или «accompanying» производится методом проб и ошибок.
Таблица 3 – Значения коэффициентов ψ 0, ψ 2
| Вид временной нагрузки | ψ 0 | ψ 2 |
| Полезные нагрузки | ||
| Жилые помещения | 0,7 | 0,3 |
| Офисные помещения | 0,7 | 0,3 |
| Торговые помещения | 0,7 | 0,6 |
| Складские помещения | 1,0 | 0,8 |
| Парковка (вес автомобиля не более 30 кН) | 0,7 | 0,6 |
| Снеговая нагрузка (на высоте не более 1000 м над уровнем моря) | 0,5 | 0 |
| Ветровая нагрузка | 0,5 | 0 |
В соответствии с Еврокодом EN 1990:2002 расчетное значение результата E d одновременного действия постоянной и одной временной нагрузки может быть вычислено по формуле
| (3) |
Используя коэффициенты надежности, приведенные в таблице 2, расчетное значение результата действия нагрузки можно определить по формуле:
| (4) |
Расчетное значение результата E d одновременного действия постоянной и двух (и более) временных нагрузок, например нагрузки от собственного веса, полезной и ветровой нагрузок, может быть вычислено по формуле
| (5) |
Из этого выражения следуют два (или более) значения результатов действия нагрузки и для дальнейшего проектирования следует принимать наиболее неблагоприятное из них. Выражения (4) и (5) соответствуют формуле 6.10 Еврокода EN 1990:2002. Эти нормы также содержат альтернативные выражения 6.10a и 6.10b (см. выражения 6 и 7 ниже) для вычисления расчетных значений воздействий, использование которых может привести к оптимизации конструкций.
| (6) |
| (7) |
где ξ – понижающий коэффициент для неблагоприятных постоянных нагрузок, рекомендуемое значение равно 0,925.
Из выражения (6) следует одно значение Ed (сочетание нагрузок 3(а) в таблице 2), в то время как из выражения (7) может быть получено два значения Ed (сочетание нагрузок 3(б) и 3(в) в таблице 2).
Задание 1
Для железобетонной балки необходимо определить наиболее невыгодное сочетание нагрузок. При этом необходимо рассмотреть две расчетных ситуации:
а) балка подвержена действию равномерно распределенных постоянной и временной нагрузок;
б) в дополнение к нагрузкам, приведенным в пункте «а», на балку действует временная сосредоточенная нагрузка.
Исходные данные для решения задачи выбираются из таблицы 4.
Т а б л и ц а 4 – Исходные данные для задачи 1
| Номер варианта | Расчетная схема балки | Нагрузки | Расчетный пролет | |||
| g k, кН/м | q k, кН/м | P k, кН/м | l 1, м | l 2, м | ||
| 1 |
| 6 | 1 | 45 | 10 | |
| 2 | 5 | 2 | 40 | 9 | ||
| 3 | 4 | 3 | 35 | 8 | ||
| 4 | 3 | 4 | 30 | 7 | ||
| 5 | 2 | 5 | 25 | 6 | ||
| 6 | 1 | 6 | 20 | 5 | ||
| 7 |
| 6 | 1 | 45 | 10 | |
| 8 | 5 | 2 | 40 | 9 | ||
| 9 | 4 | 3 | 35 | 8 | ||
| 10 | 3 | 4 | 30 | 7 | ||
| 11 | 2 | 5 | 25 | 6 | ||
| 12 | 1 | 6 | 20 | 5 | ||
| 13 |
| 6 | 1 | 45 | 10 | 7 |
| 14 | 5 | 2 | 40 | 9 | 6 | |
| 15 | 4 | 3 | 35 | 8 | 5 | |
| 16 | 3 | 4 | 30 | 7 | 4 | |
| 17 | 2 | 5 | 25 | 6 | 5 | |
| 18 | 1 | 6 | 20 | 5 | 4 | |
| 19 |
| 6 | 1 | 45 | 14 | 10 |
| 20 | 5 | 2 | 40 | 13 | 9 | |
| 21 | 4 | 3 | 35 | 12 | 8 | |
| 22 | 3 | 4 | 30 | 11 | 7 | |
| 23 | 2 | 5 | 25 | 10 | 6 | |
| 24 | 1 | 6 | 20 | 9 | 5 | |
