Лекции №1 и №2
Основные положения проектирования и расчёта строительных конструкций, оснований и фундаментов
1. Определение курса, его цели задачи,
связь с другими дисциплинами
Цель изучения дисциплины “Строительные конструкции” состоит в том, чтобы научиться проектировать экономически целесообразные, прогрессивные конструкции зданий и сооружений, отвечающие требованиям прочности, жёсткости, трещиностойкости, долговечности; приобрести навыки по расчёту и конструированию конструкций, пользованию нормами, и инструкциями, рабочими чертежами, справочной литературой.
В результате работы над курсом студент должен овладеть основными методами расчёта железобетонных, каменных, металлических конструкций и конструкций из дерева и пластмасс. Знать основные свойства строительных материалов, положения расчёта конструкций по предельным состояниям. Иметь представление о сортаменте сталей и пиломатериалов, унифицированных железобетонных изделий, перераспределении усилий, экспериментальных исследованиях конструкций.
2. Краткие сведения об истории строительных конструкций
С древнейших времён человечество приобретает навыки строительной практики. Первые сооружения из необработанного камня …………..
На Руси с древнейших времён велось строительство их дерева. Из деревянных конструкций строились практически…….
В начале XIX в. в России при строительстве здания Манежа в г. Москве были разработаны м впервые применены в покрытии большепролётные ……..
В.И.Шухов разработал первые деревянные пространственные конструкции. В Нижнем Новгороде был построен первый …….
В перспективе предусмотрено расширение изготовления и использования простейших клеедеревянных балок и арок. Будут находить ……..
В России и ряде стран Европы с начала XVIII в. для строительства наряду с камнем и деревом стали применять чугун и железо. ………
Практика строительства показала, что применение для покрытий тяжёлых каменных сводов и куполов требует дорогих лесов…..
Благодаря работам талантливых отечественных учёных были созданы уникальные сооружения из металлических конструкций.
Металлические конструкции в ССР и за рубежом получили широкое развитие. Для из изготовления применяют низколегированные ……..
Массовое строительство в конце XIX в. стальных конструкций показало, что они требуют периодической окраски для защиты……….
В России железобетон начали применять в 1886 г. для перекрытий по металлическим балкам. В 1904 г. в г. Николаеве был построен первый в мире …
Железобетонные конструкции по способу изготовления могут быть сборными, монолитными и сборно-монолитными. При строительстве …..
В 50-х годах прошлого столетия было построено за короткий срок большое количество предприятий по производству сборных железобетонных изделий, ……..
Контрольные вопросы:
1. Назовите примеры первых сооружений из камня.
2. Укажите типы сооружений из каменных конструкций в современном строительстве.
3. Какие старинные деревянные здания и сооружения Вы знаете?
4. Назовите пути совершенствования деревянных конструкций.
5. Перечислите примеры первых сооружений из металла.
6. Назовите основные недостатки металлических конструкций.
7. Укажите примеры первых сооружений из железобетона.
3. Основы расчёта строительных конструкций, оснований и фундаментов
3.1. Нагрузки и воздействия
Нагрузки и воздействия на здания и сооружения можно разделить на две основные группы в зависимости от их происхождения: природные и искусственные. По продолждительности …………..
К временным длительным нагрузкам относят: вес временных перегородок, стационарного оборудования (станков ………
Контрольные вопросы:
8. Назовите виды нагрузок и воздействий, действующих на здания и сооружения.
3.2. Расчёт конструкций по предельным состояниям
При проектировании строительных конструкций их рассчитывают, чтобы обеспечить …………………………………
Контрольные вопросы:
9. В чём заключается цель расчёта строительных конструкций?
10. Что такое предельное состояние конструкций?
11. Перечислите группы предельных состояний.
12. Дайте понятие расчётной и нормативной нагрузок.
13. Назовите сочетания нагрузок при расчётах конструкций.
14. Что такое расчётное и нормативное сопротивление материалов?
3.3. Структура расчётных формул
При возведении зданий и сооружений необходимо стремиться к созданию экономичных и надёжных строительных конструкций. ……
…………….
Контрольные вопросы:
15. Приведите структуру формул при расчётах по прочности, деформативности, образованию и раскрытию трещин.
16. Какова классификация зданий и сооружений по степени ответственности и капитальности?
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
О ФУНДАМЕНТАХ И ГРУНТАХ ОСНОВАНИЙ
4. Виды оснований и фундаментов
Основанием называют толщу грунтов, воспринимающих нагрузку от здания и сооружения. Разделяют их на естественные и искусственные. Естественным считается основание, которое используется в условиях природного залегания после незначительной предварительной подготовки. Искусственные основания — это такие основания, свойства которых улучшают с помощью различных методов (конструктивных, уплотнения и закрепления). Необходимость в этом возникает в том случае, если грунты имеют очень низкую несущую способность и не могут воспринимать нагрузку от веса зданий и сооружений.
Фундаментом называют подземную часть здания, предназначенную для передачи нагрузки от веса сооружения на основание (рис. 9,а). Плоскость фундамента, опирающуюся на основание, называют подошвой. Поверхность фундамента, на которую опирается надземная часть конструкции и границы между уступами фундамента, называют обрезом. Слой грунта, на который опирается подошва, называют несущим слоем, остальные слои — подстилающими. Расстояние от поверхности земли до подошвы называют глубиной заложения фундамента df. Объем грунта, деформирующийся под действием внешней нагрузки, — это рабочая зона основания. Глубину рабочей зоны основания называют мощностью сжимаемой толщи Нс. Уровень подземных вод обозначают отметкой WL, подошвы фундамента — FL, нижнюю границу сжимаемой толщи BS.
По способам передачи давления от сооружения на грунты оснований различают три категории фундаментов: фундаменты в открытых котлованах (рис. 9,б), которые возводятся в котлованах и передают давление на основание только по подошве; фундаменты глубокого заложения (рис. 9, в) формируются или погружаются в грунт с помощью специальных устройств, они передают нагрузку на основание как путём трения по боковой поверхности фундамента, так и по подошве; свайные фундаменты (рис. 9, г) по способам передачи нагрузки на грунт основания и методам производства работ, при их устройстве, занимают промежуточное положение между двумя упомянутыми выше типами фундаментов.
Рис. 9. Схемы фундаментов
а — основание и фундамент; б — фундаменты в открытых котлованах; в — фундаменты глубокого заложения; г—свайные фундаменты; 1 — фундамент; 2 - обрезы фундамента; 3 — подошва; 4 — несущий слой грунта; 5—подстилающий слой; 6 — рабочая зона основания; 7 — уровень подземных вод; 8 — насыпной грунт; 9 — котлован.
Известно, что долговечность и другие эксплуатационные характеристики зданий и сооружений зависят от несущей способности оснований. Анализ причин аварий, имевших место во время строительства и эксплуатации, показал, что значительная их часть происходила в результате ошибок, допущенных при проектировании и устройстве оснований и фундаментов. Устранение последствий этих ошибок приводит, как правило, к значительным затратам, которые иногда превышают первоначальную стоимость фундаментов. Затраты на устройство оснований и фундаментов могут достигать 20 % и более от суммарной стоимости зданий и сооружений, поэтому уменьшение этих расходов может дать существенную экономию материальных средств.
Надёжность оснований и фундаментов зависит от способа выполнения строительных работ, правильной оценки физико-механических свойств грунтов оснований, а также учёта их совместной работы с фундаментами и всеми надземными конструкциями. Неправильная оценка физико-механических свойств грунтов оснований, как правило, приводит к развитию неравномерных осадок фундаментов зданий и, в конечном счёте, к полному разрушению здания.
С развитием строительства была постепенно осознана необходимость устройства фундаментов, располагаемых ниже поверхности земли для передачи давления от веса здания на более плотные слои грунта. В отличие от первобытных построек, которые возводились на поверхности земли, для большинства фундаментов предварительно разрабатывали котлованы, хотя археологические раскопки в Египте и Индии показали, что ещё до нашей эры при строительстве храмов и других сооружений использовались свайные фундаменты и опускные колодцы.
Использование фундаментов, возводимых в открытых котлованах, и свайных фундаментов с тех пор значительно изменилось. Помимо известных решений стали применяться и более прогрессивные конструкции фундаментов, металлические сваи из проката, винтовые, набивные и сваи из труб, заполняемых бетоном после погружения, а также сваи и сваи-оболочки различных конструктивных форм и размеров. В строительстве малоэффективные каменные и монолитные фундаменты стали заменять сборными фундаментами из унифицированных бетонных и железобетонных блоков.
Конструктивное решение фундаментов зависит от условий залегания, свойств грунтов строительной площадки
Контрольные вопросы:
17. Что называется основанием и фундаментом здания.
19. Приведите классификацию фундаментов, используемых в современном строительстве.
20. Какие факторы следует учитывать при проектировании оснований и фундаментов?
21. Какие принципы положены в основу проектирования оснований и фундаментов?