МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

ЧЕЧЕНСКОЙ РЕСПУБЛИКИ

Государственное бюджетное

профессиональное образовательное учреждение

«Серноводский государственный колледж»

Методическая разработка открытого урока

ПМ 01. Участие в проектировании зданий и сооружений

МДК 01.01 Проектирование зданий и сооружений

Тема: «ПЗ-21 Расчёт железобетонной балки»

(для специальности 08.02.01 Строительство и эксплуатация зданий и

сооружений)

Серноводск 2023

Данная методическая разработка представляет собой разработку одного

практического занятия по теме «Расчёт железобетонной балки»,

которое поможет студентам при выполнении расчётной части курсового

проекта ПМ.01 МДК 01.01. Тема 1.4 Архитектура зданий

,

тема 2.1 Основы

проектирования и расчётно-конструктивного раздела дипломного проекта.

Автор:

преподаватель технических дисциплин и ПМ

Л. Х. Губанова

Рецензент: заведующая техническим отделением

З. А. Курбанова

2

Содержание

Введение …………………………4

План занятия ………………………... 5

Заключение ………………………....16

Список использованных источников ……………………………16

Введение

При подготовке специалистов среднего звена специальности 08.02.01

Строительство и эксплуатация зданий и сооружений тема «Архитектура

3

зданий»

МДК.01.01«Проектирование

зданий

и

сооружений»

ПМ.01

«Участие в проектировании зданий и сооружений» занимает особое место.

Знание основных факторов, влияющих на объёмно-планировочные и

конструктивные решения зданий, приёмов проектирования различных

видов жилых, общественных, промышленных и сельскохозяйственных

зданий является основой для изучения

профессиональных модулей.

Понимание сущности конструктивных элементов объектов важно при

рассмотрении вопросов междисциплинарных курсов эксплуатации и

реконструкции зданий.

Также знания конструктивных решений зданий и сооружений

необходимы обучающимся при выполнении курсового и дипломного

проектов.

В свою очередь, успешное овладение курсом возможно, если

обучающийся получил определённые знания и навыки при изучении таких

общепрофессиональных дисциплин «Инженерная графика», а также

темы «Строительные материалы» МДК.01.01 «Проектирование зданий и

сооружений»

Изучив

в

ходе

урока

работу

изгибаемых

конструкций

при

поперечном изгибе от равномерно-распределённой нагрузки; особенности

работы железобетонных балок; возможный характер потери несущей

способности и жёсткости; предпосылки для расчёта; основные правила

конструирования балок, студенты смогут применить знания в своей

профессиональной деятельности.

План занятия

Дата проведения: февраль месяц 2023г

Группа: Стр. 302

Преподаватель: Губанова Липа Хамидовна

4

Дисциплина: ПМ 01. Участие в проектировании зданий и

сооружений. МДК 01.01 Проектирование зданий и сооружений

Тема занятия: «Расчёт железобетонной балки»

Тип занятия: урок закрепления и совершенствования знаний, умений

и навыков

Вид урока: урок – практическое занятие

Цель урока и задачи урока:

Образовательные:

- Изучить основы расчета железобетонной балки.

- Научиться определять площадь сечения рабочей арматуры

железобетонной балки и конструировать каркас балки.

Развивающие:

- развить умения

выполнять расчеты и конструирование строительных

конструкций;

-умение применять строительные конструкции при их проектировании.

Воспитательная:

-понимать

сущность

и

социальную

значимость

своей

будущей

профессии, проявлять к ней устойчивый интерес;

-организовывать собственную деятельность, исходя из цели и способов

ее достижения, определенных руководителем;

-анализировать рабочую ситуацию, осуществлять текущий и итоговый

контроль, оценку и коррекцию собственной деятельности, нести

ответственность за результаты своей работы

Студент должен

:

Уметь: рассчитать, т.е. подобрать сечение или проверить несущую

способность железобетонной балки прямоугольного сечения с одиночным

армированием по нормальному и наклонному сечению

.

Знать: работу изгибаемых конструкций при поперечном изгибе от

равномерно-распределённой нагрузки; особенности работы

железобетонных балок; возможный характер потери несущей способности

и жёсткости; предпосылки для расчёта; основные правила

конструирования балок

.

Формы работы обучающихся: Групповая и индивидуальная

Время проведения: 90 минут.

Оснащение:

1.

мультимедийный проектор;

2.

персональный компьютер;

5

3.

демонстрационный экран;

4.

карточки с индивидуальными заданиями

Ход занятия

1.

Организационная часть (5 минут).

- организовать студентов на занятие;

- отметить отсутствующих;

- назвать тему и цель занятия.

2.Сообщение темы, целевая установка на урок:

1. Подбор сечения рабочей арматуры.

2. Расчёт балки по наклонному сечению: определение диаметра и шага

поперечных стержней.

3. Постановка поперечной арматуры и конструирование каркаса.

3. Проверка усвоенного учебного материала

(10 минут).

1. Дайте определение рабочей арматуры

2. Расчёт диаметра и шага поперечных стержней ?

3.

Поясните, по какому правилу назначается толщина защитного

слоя бетона в балке?

4. Какими принимаются формы сечения железобетонных балок ?

5. Цель постановки арматуры в железобетонных балках

?

6.

В чем заключается расчет железобетонных балок на прочность?

Теоретическое обоснование:

1.Порядок расчета прочности нормального сечения изгибаемого

прямоугольного элемента с одиночным армированием

6

При расчете изгибаемых элементов возможны следующие типы задач:

подбор сечения продольной арматуры (тип 1) и определение несущей

способности (тип 2), при необходимости проверки прочности элемента

учитываем, что это фактически является задачей 2-го типа.

Порядок подбора сечения продольной арматуры (тип 1)

1.

Определяют изгибающий момент, действующий в расчетном

сечении элемента.

2. Принимают сечение балки:

(размеры сечения могут быть заданы).

3. Задаются классом прочности бетона (В ≥ 7,5) и классом арматуры, чаще

всего в качестве продольной рабочей арматуры принимается арматура

класса A-III . Устанавливают коэффициент условия работы бетона

γ

b2

(наиболее часто γ

b2

= 0,9).

4. Задаются расстоянием от крайнего растянутого волокна бетона до

центра тяжести арматуры (а ≈ 3−5 см) и определяют рабочую высоту

бетона h

0

= h−a.

5. Находят значение коэффициента А

0

:

Коэффициент А

0

не должен превышать граничного значения А

0R

(см.

табл.7,6 Учебник В .И. Сетков, Е.П.Сербин Строительные конструкции

Расчет и проектирование М.« Инфра-М» 2018г . ). Если значение

коэффициента А

0

> А

0R

, следует увеличить сечение балки или изменить

материалы.

6. По величине коэффициента А

0

, пользуясь табл.7,5 определяют значения

коэффициентов ξ и ή.

7. Определяют требуемую площадь арматуры по любой из приведенных

формул:

7

8. Задаются количеством стержней и определяют диаметры арматуры,

выписывают фактическую площадь сечения подобранной арматуры

(Приложение 3).

9. Определяют процент армирования элемента μ и сравнивают его с

минимальным процентом армирования:

10. Определяют требуемую площадь монтажных стержней А'

S

и по

площади принимают диаметры монтажных стержней d'

s

:

11. Определяют диаметры поперечных стержней:

12. Назначают толщину защитного слоя бетона (a

b

≥ ds; a

b

≥ 20 мм при

высоте элементов > 250 мм).

13. Конструируют сечение

Порядок определения несущей способности элемента (тип 2)

При определении несущей способности элемента известно:

размеры сечения, армирование и материалы, из которых выполнен

элемент; неизвестно — какой изгибающий момент он способен выдержать

(момент сечения).

Для нахождения момента сечения определяют:

1.Расчетные сопротивления материалов, их коэффициенты условий работы

(табл. 2.6; 2.8).

8

2.По чертежу сечения элемента находят рабочую высоту сечения h

0

,

площадь рабочей продольной арматуры A

S

(Приложение 3);

3.Определяют значение коэффициента ξ:

Коэффициент ξ должен быть не больше граничного значения – ξ

R

(табл.

7.6); если коэффициент ξ больше граничного значения, это значит, что

элемент переармирован и для дальнейших расчетов следует использовать

граничные значения коэффициентов (вместо коэффициента ξ применять в

дальнейших расчетах ξ

R

; вместо А

0

применять коэффициент А

0R

).

4. По таблице коэффициентов (табл. 7.5) через коэффициент

ξопределяют значения коэффициента А

0

.

5.Определяют величину момента сечения: М

сечения

= A

0

R

b

γ

b2

bh

2

0

— задача

решена.

В случае если требуется проверить прочность, необходимо сравнить

момент сечения с фактически действующим на балку моментом и сделать

вывод, выполняется условие прочности (М ≤ М

сечения

) или нет.

2. Порядок расчета прочности наклонного сечения

Расчет условно можно разбить на три части: конструирование каркаса,

обеспечение прочности по наклонной трещине и расчет прочности сжатой

полосы:

I. Конструирование каркаса

1. Конструируют каркас балки в соответствии с требованиями п. 5.27

СНиП 2.03.01-83*: в балках и плитах шаг поперечных стержней

принимают:

• на приопорных участках (рис. 1):

а) при h ≤ 450 мм шаг поперечных стержней на при опорном участке s —

не более h/2 и не более 150 мм;

б) при h > 450 мм шаг поперечных стержней на при опорном участке s —

не более h/3 и не более 500 мм;

• на остальной части пролета:

9

в) при высоте сечения элемента h > 300 мм устанавливается поперечная

арматура с шагом s ≤ 3/4h и не более 500 мм;

г) при высоте сечения элемента h ≤ 300 мм поперечные стержни в

середине пролета можно не ставить;

д) в сплошных плитах независимо от высоты, в многопустотных плитах

высотой свыше 300 мм и в балочных конструкциях высотой менее 150 мм

допускается поперечную арматуру не устанавливать, но прочность при

этом должна быть проверена расчетом.

Рис. 1

4.Показ приемов, способов работы

Студентам раздаются карточки с индивидуальным заданием и пример

расчета

железобетонной балки прямоугольного сечения и предлагается

самостоятельно выполнить расчет железобетонной балки по

индивидуальному заданию. В процессе выполнения преподаватель следит

за выполнением практической работы, корректирует ошибки и проставляет

оценки за выполнение задания

Образец

индивидуального задания

Подобрать арматуру в изгибаемом элементе. Геометрические

размеры изгибаемого железобетонного элемента: b =200мм, h

=500мм. Характеристики бетона и арматуры. Бетон тяжелый, класса

В25, R

b

14,5 МПа . Продольная рабочая арматура класса А-400, Rs

355 МПа . Изгибающий момент M =159,9кН м .

10

Пример выполнения задания

На железобетонную балку действует изгибающий момент М = 150 кН ∙

м. Определить требуемую площадь продольной рабочей арматуры и

произвести конструирование сечения балки. Приняты следующие

материалы: бетон тяжелый класса В30; коэффициент условия работы γ

b2

=

0,9; продольная рабочая арматура класса А-III; для поперечной арматуры

принят класс Вр-I; монтажная арматура класса А-III. Сечение балки −см.

рис. 2.

Рис. 2

Решение.

1.Определяем расчетную призменную прочность бетона R

b

= 17,0 МПа

(табл. 2.6).

2. Определяем расчетное сопротивление арматуры; для диаметров от 10

до 40 мм

R

S

= 365 МПа = 36,5 кН/см

2

(табл. 2.8).

3. Задаемся величиной а − расстоянием от центра тяжести арматуры до

крайнего растянутого волокна бетона (величину а можно принимать 3−4

см при однорядном расположении стержней в каркасе и больше при

двухрядном), принимаем а = 4 см. 0,9; продольная рабочая арматура

класса А-III; для поперечной арматуры принят класс Вр-I; монтажная

арматура класса А-III. Сечение балки −см. рис. 2.

Рис. 2

11

4.Определяем расчетную призменную прочность бетона R

b

= 17,0 МПа

(табл. 2.6).

5. Определяем расчетное сопротивление арматуры; для диаметров от 10 до

40 мм

R

S

= 365 МПа = 36,5 кН/см

2

(табл. 2.8).

6. Задаемся величиной а − расстоянием от центра тяжести арматуры до

крайнего растянутого волокна бетона (величину а можно принимать 3−4

см при однорядном расположении стержней в каркасе и больше при

двухрядном), принимаем а = 4 см.

4. Определяем рабочую высоту балки h

0

: h

0

= h − а = 50 − 4 = 46 см;

7. Находим значение коэффициента A

0

:

A

0

= 0,232 < A

0R

= 0,413 (см. табл. 7.6); коэффициент A

0

меньше граничного

значения, следовательно, изменять сечение балки не требуется.

8. По табл. 7.5 находим значение коэффициентов ξ, ή ближайшее

значение коэффициента А

0

в таблице равно 0,236, по нему определяем

значения коэффициентов: ξ = 0,27; ή = 0,865.

9. Находим требуемую площадь арматуры:

10. Задаемся количеством стержней рабочей арматуры. При кон-

струировании балки разрешено ставить стержни в один или в два ряда по

высоте каркаса, при ширине балки 200 мм можно установить два или три

каркаса в сечении; соответственно количество рабочих продольных

стержней4. Определяем рабочую высоту балки h

0

: h

0

= h − а = 50 − 4 = 46

см;

11. Находим значение коэффициента A

0

:

12

A

0

= 0,232 < A

0R

= 0,413 (см. табл. 7.6); коэффициент A

0

меньше граничного

значения, следовательно, изменять сечение балки не требуется.

12. По табл. 7.5 находим значение коэффициентов ξ, ή ближайшее

значение коэффициента А

0

в таблице равно 0,236, по нему определяем

значения коэффициентов: ξ = 0,27; ή = 0,865.

13. Находим требуемую площадь арматуры:

14. Задаемся количеством стержней рабочей арматуры. При кон-

струировании балки разрешено ставить стержни в один или в два ряда по

высоте каркаса, при ширине балки 200 мм можно установить два или три

каркаса в сечении; соответственно количество рабочих продольных

стержней может быть 2, 3, 4 или 6 (рис. 3).

Рис. 3

По расчету требуемая площадь сечения арматуры A

s

=10,33 см

2

,

рассмотрим варианты армирования (см. сортамент арматуры, Приложение

3):

• принимаем 2 стержня рабочей продольной арматуры и определяем их

диаметр (находим большее ближайшее значение площади − 12,32 см

2

, этой

площади соответствуют 2 стержня диаметром 28 мм);

• для 3-х стержней (3Ø22, А-III, As = 11,40 см

2

);

• для 4-х стержней (4Ø20, А-III, As = 12,56 см

2

);

• для 6 стержней (6Ø16, А-III, As = 12,06 см

2

).

13

Из возможных вариантов армирования наиболее оптимальным с точки

зрения расхода арматуры является вариант с тремя стержнями (меньше

всего площадь сечения арматуры). Принимаем армирование: 3 стержня,

Ø22, А-III, A

s

=11,40 см

2

.

15. Проверяем процент армирования μ:

Процент армирования больше минимального, равного 0,05%;

16. Определяем требуемую площадь сечения монтажных стержней: A'

s

=

0,1A

S

= 0,1 ∙ 11,4 = 1,14 см

2

(по сортаменту арматуры ближайшее значение

площади соответствует диаметру 7 мм, но такая арматура выпускается

только классов В-II и Вр-II, которые не применяются в качестве

ненапрягаемой арматуры), в качестве монтажной продольной арматуры

принимаем 3Ø8 А-III, A'

s

= 1,51 см

2

.

17. Определяем диаметр поперечных стержней d

SW

. Из условия

свариваемости арматуры d

SW

≥ 0,25d

S

= 0,25 ∙ 22 = 5,5 мм, следовательно, к

продольной рабочей арматуре Ø22 мм можно приварить стержень Ø6 мм.

Так как арматурная проволока Вр-I выпускается диаметрами 3, 4, 5 мм, а

нам необходим Ø6 мм, принимаем поперечную арматуру класса А-III,

площадь сечения поперечной арматуры А

SW

=0,86 см

2

(площадь сечения 3-

х поперечных стержней Ø6 мм, находящихся в сечении балки, рис. 4).

18. Определяем защитный слой бетона (который назначается больше

диаметра стержня и не менее 20 мм при высоте балки больше 250 мм),

принимаем а

b

= 25 мм > d

s

=22 мм.

19. Окончательно конструируем сечение элемента, см. рис. 4.

Рис. 4

14

Вывод. Для армирования сечения балки принимаем: рабочую продольную

арматуру 3Ø22 А-III; монтажную продольную арматуру 3Ø8 А-III;

поперечную арматуру Ø6 А-III.

Вопросы для закрепления:

1.Поясните, что обозначают буквенные символы: Rb , Rs , h

0

, As.

2. Что учитывает коэффициент условий работы бетона γ

b

?

3. Какие классы арматурной стали вы знаете?

4.Что такое рабочая высота сечения и как она определяется?

5. Объясните правила конструирования каркаса.

6. Какие классы арматуры применяются для рабочих, монтажных и

поперечных стержней каркасов?

7. Приведите порядок расчета по подбору рабочей арматуры в балке.

5

.

Подведение итогов занятия: (оценка качества работы каждого

обучающегося, отметить особо отличившихся студентов

)

6. Информация о домашнем задании, инструктаж по его выполнению:

Повторить раздел 7.4 Расчет железобетонных балок и плит

В.И.Сетков, Е.П.Сербин Строительные конструкции Расчет и

проектирование М.« Инфра-М» 2018г .

7. Рефлексия

В конце урока фронтальный опрос:

- Было ли сложным выполнение практической работы?

- Что вызвало сложности?

8. Диагностируемый результат обучения (компетенции):

После изучения материала на уроке студент сможет:

- выполнять расчет строительных конструкций в т.ч. железобетонной

балки прямоугольного сечения.

Основная функция преподавателя -

управление индивидуальной

работой обучающихся. Он исполняет роль консультанта, помощника,

помогает правильно организовать обучение, оценивает результаты.

Время обучения зависит от того, как обучающийся интенсивно

изучает материал, а также от уровня его исходной

подготовки и от

требуемой квалификации.

9.Оценка результатов освоения учебного материала урока:

15

Оценка промежуточных результатов усвоения учебного материала

проводится по контрольным вопросам, прилагаемым к теме урока и

окончательному

результату

выполнения

самостоятельной

работы

студентом .

Критерии оценки результата:

1. Знает ответы на поставленные вопросы.

2. Умеет самостоятельно выполнять расчет железобетонной балки.

Заключение

Предлагаемая форма проведения урока закрепления и

совершенствования знаний, умений и навыков, позволяет активизировать

студентов, повысить интерес к изучаемому разделу междисциплинарного

курса, помогает осмыслить профессиональную значимость

рассматриваемой темы для будущей профессиональной деятельности и

ближайшего выполнения курсовых и дипломных проектов.

Список использованных источников:

1 Литература. 1. СП 52-101-03. Бетонные и железобетонные

конструкции без предварительного напряжения арматуры. Госстрой

России. - М., 2003г.

2. Строительные конструкции. Расчет и проектирование: Учебник /

Сетков В.И., Сербин Е.П., - 3-е изд., доп. и испр. - М.:НИЦ ИНФРА-

М, 2018. - 444 с.

16