строительные конструкции к.р

Содержание:

4. Раскройте понятие «нормативного» и «расчётного» сопротивления

материалов и грунтов, а также понятие о «коэффициентах надёжности»…………стр(3-4)

18. Составьте алгоритм определения расчётного сопротивления

грунта………………………………………………………………………………………..стр(4)

12. Опишите тавровые сечения железобетонных элементов, их

конструктивные схемы. Укажите область применения элементов таврового

сечения, имеющих полку в сжатой зоне. Определите расчётную ширину ………….стр(5-8)

свесов полки.

Задача……………………………………………………………………...стр(8-12)

Литература…………………………………………………….……………стр(13)

4. Нормативные и расчетные характеристики материалов

Основной характеристикой материалов, по которой оценивается их способность сопротивляться силовым воздействиям, является нормативное сопротивление Rн.

Назначению нормативного сопротивления должно предшествовать установление характера и параметров кривой распределения прочности, которую строят по результатам испытаний большого числа (нескольких тысяч) образцов материала. Статистическая обработка результатов таких испытаний позволяет построить достаточно достоверную кривую распределения, которая будет показывать, какова вероятность или частота (в процентах от общего числа испытанных образцов) появления образца той пли иной прочности. СНиП II.AlO-71 устанавливает, что из. 100% испытанных, образцов не менее 95% должны иметь прочность, большую нормативного сопротивления или равную ему. При соблюдении этого условия говорят, что нормативное сопротивление имеет обеспеченность не менее 0,95.

Нормативное сопротивление является основным мерилом при оценке качества конструктивных материалов при проверочных испытаниях прочность материалов должна быть не меньше нормативного сопротивления.

Коэффициент безопасности по материалу k, который больше единицы, учитывает вероятность проявления материалом прочности меньшей, чем нормативное сопротивление, т. е. отклонение прочности в неблагоприятную для конструкции сторону. Нормы устанавливают, что значение коэффициента безопасности по материалу должно быть не меньше 1,1. Коэффициент k учитывает отклонение, вызванное статистической изменчивостью, а также нестатистическими факторами (например, влиянием длительных нагрузок, несоответствием между прочностью малых образцов, которые применяют для выявления и прочностью элементов реальных конструкций, имеющих значительно большее поперечное сечение).

Расчетное сопротивление материала получают путем деления нормативного сопротивления на коэффициент безопасности по материалу: R = R^н/k

Расчетное сопротивление — это прочностная характеристика, принимаемая при расчетах конструкций.

Коэффициенты условий работы m учитывают такие факторы, как температура и влажность среды, продолжительность воздействий, а также приближенность расчетных схем, возможность перераспределения усилий и т. д. Факторы (условия работы), учитываемые коэффициентом m, проявляются лишь в тех или иных специфических условиях эксплуатации конструкций. Они могут ухудшать (либо улучшать) прочность материала. Коэффициент вводится в расчет в качестве сомножителя к расчетному сопротивлению, так что при учете неблагоприятных условий m<.1, а при учете условий, благоприятно влияющих на работу конструкции, m>1.

Влияние длительных нагрузок на прочность древесины учтено коэффициентом безопасности по материалу k и дополнительно учитывается коэффициентом m лишь в особых случаях.

Нормативные и расчетные сопротивления характеризуют одно из основных свойств материала — его прочность. Наряду с величинами сопротивлений при расчетах необходимо иметь значения других характеристик материалов: плотности, модуля упругости, коэффициента Пуассона и др. Нормативные значения этих характеристик принимаются по их среднестатистическим величинам.

РАСЧЕТНОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ ГРУНТА — нормативные показатели прочности грунта, используемые при проектировании естественных оснований зданий и промышленных сооружений по нормам и техническим условиям (СНиП и ТУ). Согласно требованиям указанных норм и технических условий при проектировании оснований среднее давление по подошве фундамента, передаваемое сооружением на грунты основания, должно быть меньше или равно расчетному сопротивлению грунтов, залегающих в основании фундаментов. Р. с. г. определяют по таблицам в зависимости от характера грун­та, его свойств и естественного состояния.

Коэффициент надёжности для нагрузок от веса строительных конструкций и грунтов принимается:

• 1,05 (0,9) для металлических конструкций;

• 1,1 (0,9) для бетонных, железобетонных, каменных и деревянных конструкций;

• 1,3 (0,9) для тепло- и звукоизоляционных материалов, засыпок, выравнивающих слоёв, стяжек, штукатурок и т.п., выполняемых на строительной площадке;

• 1,2 (0,9) то же, выполняемое в заводских условиях;

• 1,1 (0,9) для грунтов в природном залегании;

• 1,15 (0,09) для насыпных грунтов.

Для металлических конструкций, в которых нагрузка от собственного веса превышает 50% общей нагрузки, коэффициент надёжности следует принимать 1,1.

18. при расчете оснований по деформациям необходимо, чтобы удовлетворялось условие

P ≤ R,   

где Р — среднее давление по подошве фундамента; R — расчетное сопротивление грунта основания.

СНиП 2.02.01—83* рекомендует следующий алгоритм для определения расчетного сопротивления грунта основания:

      

где γ_с1 и γ_с2 — коэффициенты условий работы соответственно грунтового основания и сооружения во взаимодействии с основанием, принимаемые по табл. 8.3; k — коэффициент надежности, принимаемый при определении прочностных характеристик грунта непосредственными испытаниями, k = 1,0; при использовании табличных расчетных значений грунтов k = 1,1; k_z  — коэффициент, принимаемый равным при ширине подошвы фундаментаb≤10 м, k_z = 1,0; при b≥10м — k_z = Z₀/b + 0,2 (здесь Z₀ = 8 м);  M_γ; M_q, М_с — коэффициенты, зависящие от угла внутреннего трения несущего слоя грунта ; b - ширина подошвы фундамента, м;

12. Тавровое сечение встречаются в практике часто, как в отдельных железобетонных элементах - балках, так и в составе конструкций - в монолитных ребристых и сборных панельных перекрытиях. Тавровое сечение образуется из полки и ребра. В сравнении с прямоугольным экономичнее по расходу бетона элементы таврового сечения (несущая способность железобетонного элемента не зависит от площади сечения бетона растянутой зоны). Поэтому при одинаковой несущей способности расходуется меньше бетона за счет сокращения бетона растянутой зоны.

 

 

Элементы таврового сечения имеют, как правило, одиночное армирование.

При больших значениях ширины свесов удаленные от ребра участки свесов напряжены меньше, чем приближенные к ребру. Поэтому в расчетах ограничивают ширину свесов b_f’ таврового сечения, учитываемую в расчете, заменяя ее на эквивалентную ширину свесов полки b_f’ и полагая, что по всей площади сжатой зоны бетона действуют равные напряжения R_b. Она принимается с учетом таких значений свесов в каждую сторону от ребра:

- не более половины расстояния в свету между ребрами;

- не более 1/6 пролета рассчитываемого элемента;

-в элементах с полкой толщиной h’_f<0.1h без поперечных ребер или с ребрами при расстоянии между ними более размера между продольными ребрами, вводимая в расчет ширина каждого свесане должна превышать 6h_f.

Для отдельных балок таврового профиля (при консольных свесах полок) вводимая в расчет ширина свеса должна составлять:

при h_f’³0,1h не более 6h’_f

0,05h£ h_f’<0,1h - не более 3h_f’;

h_f’<0,05h свесы полки в расчете не учитывают.

Расчет прочности по нормальным сечениям элементов таврового профиля производится точно таким же образом, как и в случае расчета прямоугольного профиля . Особенность заключается в определении площади сжатой зоны бетона и положения ее центра тяжести. Поэтому различают 2 случая расчета изгибающих элементов тавровой формы поперечного сечения в зависимости от расположения нейтральной оси в сечении (рис. 13)

1 случай - нейтральная ось располагается в полке (х£ h’_f). Расчет производится как для элементов прямоугольной формы сечения шириной, равной ширине полки b_f^’, поскольку форма сечения в растянутой зоне роли не играет (не учитывается в расчете).

Условие прочности имеет вид:

M£a_mR_bb’_fh _o²; (8)

Дополнительное условие равновесия:

R_sA_s = R_bb_f’ х (9)

2 случай - нейтральная ось расположена в ребре; форма части сечения в сжатой зоне бетона - сложная (состоит из сжатых зон ребра и свесов полки). Поэтому при расчете разбивают эту зону на элементарные прямоугольники и соответствующие доли растянутой арматуры (так как усилие в сжатой зоне уравновешивается усилием в растянутой арматуре).

Условие прочности имеет вид:

M£R_bbx(h _o-0.5x)+R_b(b_f’ -b)h_f’ (h _o-0.5h_f’) (10)

Дополнительное условие равновесия:

R_sA_s = R_bbх + R_b (b_f ’- b) h_f’; (11)

 

Для тавровых сечений также должно быть соблюдено требование Норм: x£x_R.

Определение расчетного случая положения в тавровом сечении при проверке прочности заданного сечения.

Так как известны все данные о сечении, включая площадь арматуры A_s, то приняв x=h_f’ сравнить два усилия:

R_sA_s [ (£) (³)] R_bb_f’h_f ’_.

Если окажется R_s A_s £ R_b b_f’ h_f’_, значит нейтральная ось проходит в полке тавра, т.е.

x £ h_f’, и имеет место первый расчетный случай положения нейтральной оси в тавре. То есть для проверки прочности заданного сечения необходимо воспользоваться формулами (8) и (9).

Если окажется R_s A_s > R_b b_f’ h_f’, это означает, что x > h_f’, имеет место второй случай положения нейтральной оси, и для проверки прочности заданного сечения следует воспользоваться формулами (10) и (11).

Определение расчетного случая положения нейтральной оси в тавровом сечении при подборе площади продольной арматуры.

При отсутствии данных о площади сечения арматуры A_s приняв x = h_f’, определяют предельный внутренний момент M_f^’ который восприняло бы сечение при такой высоте сжатого бетона, записав его относительно центра тяжести неизвестной растянутой арматуры:

M_f^’ =R_b b’_f h’_f (h _o- 0.5h’_f).

 

Если окажется, что М £ M_f^’ , граница сжатой зоны проходит в полке , т.е. имеет место первый расчетный случай положения нейтральной оси в тавре, и для подбора арматуры следует воспользоваться формулами (1) ¸(5) для прямоугольных сечений, заменяя в них b = b_f^’.

В противном случае имеет место второй случай положения нейтральной оси в тавре и для расчета арматуры следует применять формулы (10)-(11).

Задача. 1. По заданным расчётным усилиям и размерам подобрать сечения элементов и законструировать нижний узел сварной

фермы. Сечения элементов принять из парных уголков. Определить

размеры фасонки и сварных швов.

2. Выполнить чертёж узла с указанием сечений элементов, размеров

фасонки и сварных швов (масштаб 1:10).

Сталь С245, Rу = 240 МПа; класс ответственности – I; группа конст-

рукций – II; γ_n = 1; γ_c = 0,95.

Литература:

1. Байков В. Н., Сигалов Э. Е. Железобетонные конструкции: Общий

курс. - 4-е изд. - М.,1985.

2. Беленя Е. И. Металлические конструкции. - М., 1991.

3. Мандриков А. П., Лялин И. М. Примеры расчета металлических

конструкций. - М., 1989.

4. Цай Т. Н. Строительные конструкции: В 2 т. - М., 1985.

5. СНиП 2.01.07-85. Нагрузки и воздействия.