1. Перечислить виды сварки, применяемые в строительстве. Охарактеризовать полуавтоматическую и автоматическую сварку под слоем флюса.

Определить ширину соединяемых элементов / из учета обеспечения прочности стыкового сварного шва. Растягивающая сила 7V = 150 кН (у_с = 1,0). Сварка ручная электродуговая с визуальным контролем качества шва. Соединяемые листы из стали С275, толщиной t = 9 мм.

Рисунок 1 - Расчетная схема стыкового соединения ОТВЕТ

Ручная сварка; Автоматическая сварка под слоем флюса; Полуавтоматическую сварку; Сварка порошковой проволокой; Контактная сварка; Контактная точечная сварка; Шовная сварка; Стыковая сварка

Автоматическая сварка под слоем флюса, осуществляемая самоход­ным сварочным агрегатом, позволяет получить наиболее качественный сварной шов. Для сварки используют сварочную проволоку сплошного сечения и различные флюсы, а также порошковую проволоку. Выбор материалов для автоматической сварки производят в зависимости от группы конструкций, стали и климатического района.

Полуавтоматическую сварку (сварочный агрегат движется вручную, а процесс сварки остается автоматическим) выполняют электродной про­волокой с газовой защитой сварочной ванны или порошковой проволокой. В качестве газа используется углекислый газ, качество которого оказывает большое влияние на прочность шва. В связи с отсутствием расплавленного шлака раскислители и легирующие элементы вводят в металл сварочной ванны за счет сварочной проволоки.

Задача

Из общего условия прочности стыковых швов определяем расчетную длину шва:

^N < R ■ г —> I > ^N

— ^lvy f с ~ ^lw —

t-l.

v_w =

Ky'Yc't

Ширина соединяемых элементов равна: l=l_w+2t (с учетом непровара и кратера шва)

/?wy=0,85 R_y (т.к сварка с визуальным контролем качества шва).

Ry- расчетное сопротивление стали по пределу текучести определяем по таблице 51* R_y = 270 МПа

R_wy = 0,85-270=229,5 МПа

150-10³ =72 бмм ^w 229,5-1-9

Ширина элемента /=72,6+2-9=90,6 мм Окончательно принимаем ширину - 95 мм.

2. Определить виды сварных соединений, представленных на рисунке 1. Охарактеризовать достоинства и недостатки сварных швов.

Проверить прочность сварного соединения (рисунок 2) растягиваемого усилием N = 330 кН (у_с = 1,0). Сварка ручная электродуговая с визуальным контролем качества шва. Соединяемые листы из стали С245, толщиной t = 14 мм, шириной / = 15 см.

Рисунок 1- Виды сварных соединений

Рисунок 2 - Расчетная схема стыкового соединения

ОТВЕТ

а- стыковое; б - нахлесточное; в - комбинированное; г - угловое; д - тавровое

Преимущества и недостатки. К преимуществам сварных соединений относятся меньшая масса, отсутствие ослаблений в стыках (нет отверстий для заклепок и болтов), более простые конструктивные формы, возможность достижения полной герметичности в стыках, экономия металла (вследствие полного использования поперечных сечений, отсутствия различных соединительных косынок, планок, накладок, а также сравнительно неболь-

ших затрат металла на сварные швы), меньшая трудоемкость и возможность создания более рациональных поперечных сечений элементов.

Главный недостаток сварных соединений в том, что, являясь по существу концентраторами напряжений, они могут испытывать хрупкое разрушение при воздействиях низких температур и динамических нагрузок, а также постоянный контроль качества сварного шва.

Задача

Условие прочности стыковых швов

N

о — <R •у

W . т WV / С

t-l

W

Расчетная длина шва l_w = l-2t (с учетом непровара и кратера шва)

/ = 150-2-14 = 122 мм

w

Расчетное сопротивление стыкового шва R_wy=0,85- R_y (визуальный контроль качества шва)

R_y — расчетное сопротивление стали по пределу текучести определяем по таблице 51* 7^, =240 МПа

^=0,85-240=204 МПа

Проверяем прочность стыкового шва.

330 -10³

<204-1

14-122 193,2 МПа<204 МПа

Прочность стыкового шва обеспечена.

3. Выбрать и назвать из представленных на рисунке форм поперечного сечения стальных колонн поперечные сечения сплошных стальных колонн. Подобрать сечение стальной колонны здания магазина с высотой этажа //=3,0 м. Колонна выполнена из прокатного двутавра с параллельными гранями полок (сталь С245). Нагрузка на колонну N = 480 кН. Коэффициент условий работы у_с =0,95. Выполнить проверку принятого стержня.

б)

УI

1-Л

Г)

У\

г—Г

Л'

е)

V;

м=

У'

ОТВЕТ

Сплошными сечениями стальных колонн являются варианты а, б, в, г, д. Варианты е, ж - сквозные сечения.

а - двутавр, прокатный б - двутавр составной из трех листов

в - кольцевое сечение (труба) г - коробчатое из 2 швеллеров

д - коробчатое из 2 уголков

Сплошные колонны менее трудоемки в изготовлении, чем сквозные, однако при значительных нагрузках и большой высоте более рациональными могут оказаться сквозные колонны.

Задача

Из условия прочности сжатых элементов выражаем площадь поперечного сечения

^N <-R,r^A= ^N

<p-A ^y (p-Ry-Гс

Ry — расчетное сопротивления стали по пределу текучести определяем по таблице 51* 7^, =240 МПа

Гибкость колонн принимаем в пределах от 70 до 100 (?i=100) коэффициент продольного изгиба ср принимаем по таблице 72 (СНиП) ср=0,542

А = ^{480 10} = 3884,Заш² =38,8 см²

0,542-240-0,95

По сортаменту прокатных профилей принимаем двутавр 20Ш1 с характеристиками. ^4=38,95 см²; /_х=8,26см; />,=3,61 см.

Выполняем проверку принятого сечения.

Определяем фактическую гибкость

г

тгм

ц — коэффициент учитывающий закрепление колонны ц=\

l_eff-1 • 3000 = 3000мм

Л = ~~~~ - 83,1 по таблице 72 определяем ср ф= 0,66 (по интерполяции)

^{480 1 03} <240-0,95 0,66-3895

7. МПа<228 МПа Окончательно принимаем двутавр 20Ш1

4. Назвать виды стропильных ферм по очертанию поясов , представленных на рисунке. Объяснить различие между стропильной и подстропильной фермой.

Подобрать сечение раскоса решетки фермы из равнополочных уголков. На стержень действует сжимающее усилие N = 359 кН. Геометрическая длина стержня / = 4520 мм (расчетные длины l^x_ef = 0,8 • /;

l^y’_f=l). Толщина фасонки / =10 мм. Материал стержня и фасонки сталь С285.

Коэффициент условий работы у_с=0,8. Выполнить проверку прочности принятого стержня.

^а) ^ в)

й^гУ\7\7\7^

д)

ОТВЕТ

а), б) треугольного очертания; в) трапецеидального очертания; г) с параллельными поясами;

д) арочного очертания; е) сегментного очертания

Стропильные фермы — это фермы для поддержания конструкций кровли. Стропильные фермы обычно опираются на железобетонные или металлические колонны, но могут быть оперты на кирпичные стены или на подстропильные фермы.

Подстропильные фермы служат для опирания промежуточных стропильных ферм при шаге их, меньшем шага колонн. Пролет подстропильных ферм равен шагу колонн. Эти фермы одновременно выполняют роль продольных вертикальных связей между колоннами (или стропильными фермами), поэтому они обычно проектируются с параллельными поясами.

Задача

Из условия прочности центрально сжатых элементов определяем площадь поперечного сечения^.

^N ^ D Л ^

< 'Ry • у => А =

<р-А <p-Ry-r_c

R_y — расчетное сопротивления стали по пределу текучести определяем по таблице 51* R_y=210 МПа

Задаемся гибкостью Я=80 (от 70 до 100)

ср - коэффициент продольного изгиба таблица 72 (СНиП) ^9=0,641

359-10 оспо ² ос по ²

А = = 2593мм = 25,93см

0,641-270-0,8 25 93

Площадь одного уголка —^— = 12,97ам²

По сортаменту прокатных профилей принимаем равнополочный уголок 100x100x7

^4 = 13,75 см², i_x=3,07 см, />,=4,45 см Проверяем принятое сечение. Определяем гибкость раскоса в плоскости фермы и из плоскости фермы. По таблицы 11 (СНиП) находим.

l^x_ef = 0,8-4520 = 3616лш l^y_ef - 4520лш

лЛ.Ш.т

>, 30,7

l^y_f 4520

_x=4£ZU₌₁₀₂

' i„ 44,5

по наибольшему значению находим ср (таблица 72 СНиП) ^9=0,366 Проверка устойчивости

359-10³

<270-0,8

0,366-2-1375

3 8 %МПа >216 МП а

Прочность сечения не обеспечена, необходимо увеличить сечение принимаем L 125x125x8^4 = 19,69 см², i_x=3,87 см />,=5,46 см

л ₌ 3616 _{= 94 =} 2

38,7

359-10³

<270-0,8

0,532-2-1969

171, АМПа >21 бМПа

Окончательно принимаем сечение сжатого раскоса из двух уголков 125x125x8

5. Дать определение понятию «ферма». Назвать виды систем решеток стропильных ферм, представленных на рисунке.

Определить несущую способность сжатого раскоса решетки фермы из равнополочных уголков 125x8. Геометрическая длина стержня / = 3520 мм (расчетные длины l^x_ef = 0,8-/; l^y’_f = /). Толщина фасонки / =10 мм. Материал

стержня и фасонки сталь С245. Коэффициент условий работы у_с=0,8.

д)

Фермой называют решетчатую сквозную конструкцию, состоящую из отдельных прямолинейных стержней, соединенных между собой в узлах и образующих геометрически неизменяемую систему. Ферма состоит из верхнего, нижнего поясов и элементов решетки - раскосов и стоек.

Рис. 9.3. Системы решеток: а) треугольная; б) треугольная со стойками; в) треугольная с подвесками; г) треугольная со стойками и подвесками; д) раскосная система с нисходящими раскосами

Задача

Условие прочности для центрально сжатых элементов.

N

—-^R_y-rc=>^N = Ry-Yc-^A-<P ср-А

R_y — расчетное сопротивление стали по пределу текучести, таблица 51 * (СНиП) R_y - 240 МПа

По сортаменту прокатных профилей находим геометрические характеристики сечения А =2x19,69=39,38 см², /_х=3,87см, i_y=5,46см

(р — коэффициент продольного изгиба таблица 72 (СНиП) в зависимости от 1 и R_y

Находим расчетные длины раскоса в плоскости и из плоскости фермы

/* = 0,8/ = 0,8 • 3520 = 2816лш

l^y_ef -1 = 3520лш

_{Лг =} 281б _{= 73;}^ ₌ 3520 _{= б5}

^х 38,7 ⁷ 54,6

По наибольшей гибкости находим ср=0,725 Находим несущую способность

Л^=0,725-240-3938-0,8=548169,6 Н=548,2 кН Несущая способность 7V=548,2kH

Дать определение понятию «балочная клетка». Определить балочных клеток, представленных на рисунке.

6.

Проверить несущую способность балки перекрытия цеха по нормальным и касательным напряжениям. Балка выполнена из прокатного двутавра №40Б1 (сталь С255). Расчетный пролет балки = 4,5 м. Расчетная равномерно распределенная нагрузка на балку - q = 71 кН/м. Коэффициент условий работы у_с=0,9.

типы

о)

а)

О

4

а

-4

ОТВЕТ

Система несущих балок перекрытия называется балочной клеткой. Обычно балочная клетка состоит из рядов взаимно перпендикулярных балок; балки, передающие давление перекрытия на опоры, называются главными; балки, опирающиеся на главные; называются вспомогательными ; они могут быть поперечными и продольными.

а) Упрощенный тип, в котором имеются только один тип балок - балки настила (2).

б) Нормальный тип, в котором имеются два вида балок — главные (1) опирающиеся на колонны (3) и поперечные вспомогательные балки(2).

Задача

Условие прочности по нормальным напряжениям:

— <R ■у

W ^{у с}

х

Условие прочности по касательным напряжениям:

Q-s,

<R - у

S /с

i-t

Определяем расчетные усилия, действующие в сечении:

71-4,5'

8

eff

М =

= 179,72кНм

q=⁽LLl ₌^7Ь4’⁵ _{=159 75kH} 2 2

По сортаменту прокатных профилей находим необходимые геометрические характеристики сечения:

3 4 3

W_x=803,6 см ; 1_Х=15750 см ; S_x=456 см ; толщина стенки двутавра (У) /=7мм.

Расчетное сопротивление стали по пределу текучести R_y=250 МПа; расчетное сопротивление сдвигу 7^=0,587^=0,58 • 250 = 145 МПа.

Проверяем:

179.72 -10⁶

<250-0,9

803,6-10³ 22ЪМПа < 225МПа прочность по нормальным напряжениям обеспечена.

159,75-10³-456-10³

<145-0.9

15750•10⁴ - 7

ббМПа < 130,5М77я прочность по касательным напряжениям обеспечена. Прочность сечения обеспечена.

7. Перечислить виды балок по типу поперечного сечения. Охарактеризовать область их применения.

Подобрать сечение балки перекрытия магазина. Балка выполнена из прокатного двутавра (сталь С245). Расчетный пролет балки = 4,29 м. Расчетная равномерно распределенная нагрузка на балку - q = 64 кН/м. Выполнить проверку прочности балки по нормальным и касательным напряжениям. Коэффициент условий работы у_с=0,9.

ОТВЕТ

Двутавровое - применяется чаще всего, так как является весьма «конструктивным», т.е. удобным при изготовлении.

Швеллерное - используется для балок, работающих на косой изгиб, и для балок самых малых пролетов.

Коробчатое (двухстенчатое) - применяется для мощных балок в которых могут возникнуть крутящие усилия.

Задача

Из условия прочности по нормальным напряжениям определяем момент сопротивления сечения:

V/ ^ __ _ М

-^К-г_с^К =

W ^{у х} R -у

х у / с

Проверку подобранного сечения выполняем по касательным напряжениям:

0-^<R ■у h't ^S "

Определяем расчетные усилия, действующие в сечении:

_{м =} jL-!m-= ⁶⁴'⁴’29 ₌₁₄₇ 23кНм 8 8

а • / 64 • 4 29

Q = ^L = 2— = 137,28кН

2 2

Расчетное сопротивление стали по пределу текучести 7^=240 МПа; расчетное сопротивление сдвигу 7^=0,587^=0,58 • 240 = 139,2 МПа. Вычисляем:

147,23 -10⁶ _{глсплсг} з глсп з W_r= = 645745,6мм =645,7см

240-0,9

По сортаменту прокатных профилей подбираем, двутавр №35Б2 со следующими геометрическими характеристиками сечения:

3 4 3

W_x=662,2 см ; /*=11550 см ; S_x=373 см ; толщина стенки двутавра (У) /=6,5 мм.

Выполняем проверку сечения по касательным напряжениям:

137,28 • Ю³-373-Ю³

<139,2 0,9

11550 -10⁴- 6.5

68,2М77а <\25,2ШПа прочность по касательным напряжениям обеспечена. Окончательно принимаем сечение балки из двутавра № 35Б2.

8. Указать типы деревянных балок, приведенные на рисунке. Описать область применения клееных деревянных балок.

Подобрать прямоугольное сечение (соотношение сторон h/b=2) клееной деревянной балки перекрытия жилого дома. Класс условий эксплуатации - 2. Материал балки - кедр сибирский 2 сорта. Расчетная длина балки - l_d = 4,78 м. Нагрузка на погонный метр балки: q_d = 5,65 кН/м (длительная). Выполнить проверку принятого сечения на скалывание.

л,.

а)

в)

Г

Рисунок 1 - Типы дощатоклееных деревянных балок

ОТВЕТ

а - балка постоянного сечения; б - двухскатная балка зубчато стыкованная; в - двухскатная балка; г - гнутоклееная балка.

Клееные балки применяют для междуэтажных перекрытий пролетом 3...7 м, а также покрытий производственных, сельскохозяйственных и складских зданий пролетом до 15 м.

Задача

Из условия прочности определяем требуемый момент сопротивления.

tL

w.'

=/,

ir, = ^Md

m.d.

fm.d.

_q_d'l²d _ 5,65 - 4,78² _

Определяем расчётный момент: M_d = ——- = — = 16,1 кН • м

8 8

Определяем расчётное сопротивление:

fm.d. = fm.d. -K-k_mod=^-0>9- 0.95 = ПЯМПа

= 1,3-10 мм^:

W_d =

16,M0⁽

12,8

ттг b-h² _t

W из соотношения сторон принимаем 2b=h следовательно

6

2b³

W =

6

Выражаем ширину сечения балки:

b = tfw = ^/з -1,3 - 10^б = 158мм

принимаем сечение балки 160x320 мм

• • S

Проверяем прочность на скалывание: ——— <f_vod

w^b

у■ bd±₌ 5^65478 = _и5кН

2 2 _с Ah 160-320 320 _{опг1п6 3}

Л „„ = 2,05-10 мм

й^гУ\7\7\7^ 13

лЛ.Ш.т 14

Q-s, 19

6 22

6 22

b = tfw = ^/з -1,3 - 10^б = 158мм 22

w^b 22

2 2 _с Ah 160-320 320 _{опг1п6 3} 22

⁷s„p ^Ь 24

8 8 24

f 28

f 30

f 32

±Т 33

ГЯ7 35

^/а'⁼г!^{=1б,б7мпа} 44

\ Кы_. А. 44

f 51

¹*щ= — = = 2,6-10 мм 62

2,6-10*-200 62

0,4 МПа>1,37 МПа, прочность на скалывание обеспечена,

окончательно принимаем сечение 160x320 мм.

8. Назвать следующие коэффициенты, которые могут быть применены для преобразования расчетных сопротивлений древесины, в условиях, отличающихся от стандартных: k_mocf, к„; к_х. Описать факторы, влияющие на прочность древесины при изгибе.

Проверить прочность деревянной балки перекрытия жилого дома сечением 200x200 мм по нормальным напряжениям и на скалывание, выполненной из цельной древесины. Класс условий эксплуатации - 1. Материал балки - дуб 2 сорта. Расчетная длина балки - l_d = 5,28 м. Нагрузка на погонный метр балки: qd = 5,5 кН/м (длительная).

ОТВЕТ

k_mod — коэффициент условий работы, учитывающий условия эксплуатации и длительность действия нагрузок.

к₀ — коэффициент учитывающий концентрацию напряжений при наличии ослаблений.

к_х - коэффициент учитывающий изменение расчетных сопротивлений при изменении породы древесины.

Основными факторами, влияющими на прочность древесины при изгибе являются:

• Сорт древесины - наличие естественных пороков на единице длины элемента. Прочность снижается при наличии пороков в растянутой зоне изгибаемых элементов.

• Форма и размеры поперечного сечения элемента. Для прямоугольных сечений прочностные характеристики возрастают при увеличении размеров поперечного сечения.

Задача

Проверка прочности выполняется по следующим формулам.

К f

— ⁼ Jmd прочность по нормальным напряжениям

• • S

——— < f_v о _d прочность сечения на скалывание

⁷s„p ^Ь

Определяем расчётный изгибающий момент:

л ж 4d'ld 5,5-5,28²

М, = ——- = = 19,1 кН • м

8 8

Определяем расчётную поперечную силу:

v_d =^^iLl= ^5,5'^5,28 = 14,5кН 2 2

Определяем геометрические характеристики сечения:

й^гУ\7\7\7^ 13

лЛ.Ш.т 14

Q-s, 19

6 22

6 22

b = tfw = ^/з -1,3 - 10^б = 158мм 22

w^b 22

2 2 _с Ah 160-320 320 _{опг1п6 3} 22

⁷s„p ^Ь 24

8 8 24

f 28

f 30

f 32

±Т 33

ГЯ7 35

^/а'⁼г!^{=1б,б7мпа} 44

\ Кы_. А. 44

f 51

¹*щ= — = = 2,6-10 мм 62

2,6-10*-200 62

14,3 6МПа< 18,5 МПа, прочность по нормальным напряжениям

обеспечена.

14 5 • 10³ • 1 • 10⁶

<1,98

1,33-10-200

0,55 МПа >1,98 МПа, прочность на скалывание обеспечена. Прочность балки обеспечена.

8. Дать название следующим прочностным характеристикам древесины: fm,ch ft,9o,ch fv,o,d• Объяснить каким образом устанавливаются нормативные сопротивления древесины.

Определить размеры квадратного поперечного сечения цельной центрально сжатой стойки длиной l_d= 3,6 м. Материал - сосна 1-го сорта. Расчетное усилие, действующее на стойку с учетом коэффициента надежности по ответственности Nd= 380 кН (длительная). Класс условий эксплуатации - 3. Проверить устойчивость подобранного сечения стойки.

ОТВЕТ

f_m,d - расчетное сопротивление древесины изгибу

f,90,d - расчетное сопротивление древесины растяжению поперек волокон

fv,o,d~ расчетное сопротивление древесины скалыванию вдоль волокон

Нормативное сопротивление древесины f _ак(МПа) является основной характеристикой прочности древесины чистых от пороков участков. Эта величина определяется по результатам многочисленных лабораторных кратковременных испытаний малых стандартных образцов сухой древесины влажностью 12 % на растяжение, сжатие, изгиб, смятие и скалывание. Статическая обработка таких испытаний позволяет определить нормативное сопротивление, для которого доверительная вероятность установлена не ниже 0,95. Это значит, из 100 % отобранных образцов не менее 95 % должны иметь прочность, большую нормативного сопротивления или равную ему.

Задача

N_t

N

Из условия устойчивости определяем площадь поперечного сечения

(j — й.— < f

c.O.d. Л ] c.O.d.

Ad' К

d

fc.O.d.

Задаёмся гибкостью элемента Х=70.

л=Ка . , ( л ^Л

К = 1 - С

\Ю0у

с=0,8 для древесины

= 0,608

£ =1-0,8

vlOOy

Определяем расчётное сопротивление сжатию.

/,о, = /,а„. • *„,00 = 16 • 0,85 = 12,6МПа

360-10 2

А, = = 45955,88мм

13,6-0,608

b = h = = 214 мм

По сортаменту пиломатериалов подбираем сечение 250x250. Определяем гибкость стойки:

Pl=^1j- = ^ = 49,8

i 0,289-250

Проверяем условие Л < Л_ге1 49,8<70 определяем коэффициент

продольного изгиба

'49,8

= 0,8

£ =1-0,8

• ЮО j 380-10³

<13,6 0,8-250-250

7,6 МПа < 13,6МПа Окончательно принимаем сечение 250x250.

8. Привести примеры марок кирпича по прочности на сжатие и морозостойкости. Расшифровать обозначение марок кирпича.

Подобрать сечение центрально-сжатой колонны жилого дома, выполненной из кирпича глиняного пластического прессования полнотелого М100 и раствора М75. Высота этажа Н= 3,6 м. Расчетное продольное сжимающее усилие с учетом коэффициента надежности по ответственности N= 538,16 кН. Проверить несущую способность колонны.

ОТВЕТ

Основной характеристикой каменных материалов и бетонов является их прочность, определяемая марками и классами. Марка камня

устанавливается по значению временного сопротивления (предел прочности)

2 2 в кг/см . Марка Ml00 обозначает, что предел прочности камня 100 кг/см или

10 МПа.

а) марки камней 4, 7, 10, 15, 25, 35, 50 (камни малой прочности — легкие бетонные и природные камни); 75, 100, 125, 150, 200 (средней прочности — кирпич, керамические, бетонные и природные камни); 250, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 1000 (высокой прочности — кирпич, природные и бетонные камни);

Морозостойкость камней также, как и бетонов, в значительной степени определяет их долговечность. Она характеризуется марками, обозначающими количество циклов замораживания и оттаивания, в насыщенном водой состоянии, которое камни выдерживают без видимых повреждений и снижения прочности.

По морозостойкости имеются следующие марки камней и бетонов; Мрз 10, 15, 25, 35, 60, 100, 150, 200 и 300.

Задача

Площадь сечения центрально-сжатой колонны выражаем из условия прочности:

N

N < т- ер • R • А ^ А =

^g m_g'(p'R

Задаемся m_g = 1; <р = 1.

Расчетное сопротивление кладки сжатию 7?=1,7МПа.

А _ 538160 _ 3^6565мм² b-h- л[а = л/316565 = 562мм принимаем

1. М,7

размер столба кратно размеру кирпича с учетом швов 640x640мм А=640²=409600мм²

Проверяем прочность принятого сечения столба. т . = 1 так как Ь>30см

Определяем гибкость столба:

й^гУ\7\7\7^ 13

лЛ.Ш.т 14

Q-s, 19

6 22

6 22

b = tfw = ^/з -1,3 - 10^б = 158мм 22

w^b 22

2 2 _с Ah 160-320 320 _{опг1п6 3} 22

⁷s„p ^Ь 24

8 8 24

f 28

f 30

f 32

±Т 33

ГЯ7 35

^/а'⁼г!^{=1б,б7мпа} 44

\ Кы_. А. 44

f 51

¹*щ= — = = 2,6-10 мм 62

2,6-10*-200 62

Упругая характеристика кладки а = 1000 Коэффициент продольного изгиба ср = 0,96

= 1 • 0,96 • 1,7 • 409600 = 668467// = 668к// N = 538,16/с// < Л^_сеч = 668кН Окончательно принимаем сечение 640x640мм.

8. Перечислить стадии работы каменной кладки при сжатии. Описать разрушение каменной кладки при сжатии.

Проверить несущую способность центрально-сжатой колонны жилого дома, выполненной из кирпича силикатного Ml25 и раствора Ml00. Сечение колонны 510x510 мм. Высота этажа Н= 3,0 м. Расчетное продольное сжимающее усилие с учетом коэффициента надежности по ответственности N = 500 кН. Принята расчетная схема с шарнирным опиранием концов стержня колонны.

ОТВЕТ

В работе кирпичной (каменной) кладки на сжатие различают четыре стадии. Первая стадия соответствует нормальной эксплуатации кладки, когда усилия, возникающие в кладке под нагрузкой, не вызывают видимых ее повреждений. Переход кладки во вторую стадию работы характеризуется появлением небольших трещин в отдельных кирпичах. В этой стадии кладка еще несет нагрузку (значение ее составляет 60—80 % от разрушающей) и дальнейшего развития трещин при неизменной нагрузке не наблюдается. Но при увеличении нагрузки происходит возникновение и развитие новых трещин, которые соединяются между собой, пересекая значительную часть кладки в вертикальном направлении. Это третья стадия. При длительном действии нагрузки, соответствующей этой стадии, даже без дальнейшего ее увеличения будет постепенно (вследствие развития пластических деформаций) происходить дальнейшее развитие трещин, расслаивающих кладку на тонкие гибкие столбики. И третья стадия перейдет в четвертую — стадию разрушения от потери устойчивости, расчлененной трещинами кладки

Задача

Прочность центрально-сжатой колонны определяем по следующему условию:

N <m_g - ср- R - А

Коэффициент учитывающий длительность действия нагрузки m_g = 1

так как Ь>30см

Определяем гибкость столба:

й^гУ\7\7\7^ 13

лЛ.Ш.т 14

Q-s, 19

6 22

6 22

b = tfw = ^/з -1,3 - 10^б = 158мм 22

w^b 22

2 2 _с Ah 160-320 320 _{опг1п6 3} 22

⁷s„p ^Ь 24

8 8 24

f 28

f 30

f 32

±Т 33

ГЯ7 35

^/а'⁼г!^{=1б,б7мпа} 44

\ Кы_. А. 44

f 51

¹*щ= — = = 2,6-10 мм 62

2,6-10*-200 62

Упругая характеристика кладки а = 750

Коэффициент продольного изгиба ср = 0,95

Площадь поперечного сечения колонны:

А = Ъ ■ h = 510 • 510 = 260100мм²

Расчетное сопротивление кладки на сжатие 7?=2МПа

• = 1 • 0,95 • 2 • 260100 = 494190Н = 494,19кН

N = 500кН < N_ce4 = 494,19/с//

Прочность сечения не обеспечивается.

13. Определить вид армирования железобетонных балок, представленных на рисунке. Назвать типы расчетных сечений (поз. 1,2)

Подобрать продольную арматуру железобетонной балки перекрытия. Сечение балки прямоугольное b_w х h = 200x400 мм, бетон класса С20/25. Нагрузка на 1 м.п. балки М&/ = 141,42 кН-м. Класс среды по условиям эксплуатации ХС2. Арматура стержневая горячекатаная S400. Определить диаметры монтажной арматуры и поперечных стержней.

■1*'—

---=4

\

* f

L

б)

\

ОТВЕТ

Схемы армирования железобетонных балок: а) отгибами продольной арматуры на опорах: б) поперечными стержнями (хомутами) на приопорных участках: 1 — нормальное сечение; 2 — наклонное сечение;

Задача

f

1. Определяем расчетное сопротивление бетона сжатию f_cd = ——. f_ck -

Ус

нормативное сопротивление бетона сжатию (табл. 6.1 ), у_с- частный коэффициент безопасности по бетону (пункт 6.1.2.11 у_с= 1,5)

L=f~_s= 13,3 МПа

2. Определяем расчетное сопротивление арматуры (табл.6.5 [1]):

fyd =365 МПа

3. Минимальный размер защитного слоя находим по таблице 11.4. с=30

4. Определяем рабочую высоту балки:

d-h-c- 400 - 30 = 370мм

5. Находим значение коэффициента а_т и а_ш:

а

а_т - 0,388 < a_lim = 0,420; коэффициент а_т меньше граничного значения, следовательно, изменять сечение балки не требуется.

6. Находим значение коэффициента tj ; по ближайшему значению коэффициента а_т ij - 0,735.

1. Находим требуемую площадь арматуры:

= 1424,7 мм²

M_sd _ 141,4М0⁶

Л' d- f_yd 365-0,735-370

2. Принимаем 2 стержня 0 32 A_sl = 1608мм² S400

⁰

Из условия свариваемости — определяем диаметр монтажной

арматуры и поперечных стержней. Монтажные и поперечные стержни будут равны 20 8 S240 A_s = 100,6мм²

13. Дать название следующим прочностным характеристикам бетона: f^

fctk? fcdn fctd •

Найти несущую способность железобетонной балки перекрытия. Сечение балки прямоугольное b_w х h = 200x500 мм, бетон класса С30/37. Класс среды по условиям эксплуатации ХС4. Армирование изображено на рисунке.

2012, S500

ОТВЕТ

f_cd —расчетное сопротивление бетона сжатию для железобетонных и

предварительно напряженных конструкций; fck —нормативное (характеристическое) сопротивление бетона осевому сжатию;

fctd —расчетное сопротивление бетона растяжению для

железобетонных и предварительно напряженных конструкций; fa — нормативное сопротивление бетона осевому растяжению, соответствующее 5 % квантилю статистического распределения прочности /_сЛД05;

Задача

f

1. Определяем расчетное сопротивление бетона сжатию f_cd = ——. f_ck -

нормативное сопротивление бетона сжатию (табл. 6.1 ), у_с- частный коэффициент безопасности по бетону (пункт 6.1.2.11 у_с= 1,5)

/_с,=^ = 20МПа

2. Определяем расчетное сопротивление растянутой и сжатой арматуры (табл.6.5 ):

= 450 МПа; f[, = 450 МПа

1. Минимальный размер защитного слоя находим по таблице 11.4. с=30

мм.

2. Определяем рабочую высоту балки:

d = h-c = 500 - 30 = 470мм

3. Находим эффективную высоту сжатой зоны бетоны исходя из условия:

fyd ' Al ^{= а} ’ fed ’ ’ X_eff + f_yd * A_s2

тл fyd ^sl fyd ^s2

^eff~ a-f •b

^u Jed ^uw

Определяем площадь сечения сжатой и растянутой арматуры по сортаменту

A_sl = 1608мм²; A_s2 = 226мм²

450-1608-450-226

Л ,, = = 155,5мм

^ff 1-20-200

3. Проверяем условие постановки арматуры в сечении:

X_eff<^_hm-d

4. = 0,517 155,5 <0,517-470

155.5л/л/ < 258,5мм

4. Находим несущую способность железобетонной балки:

^MRd=^a ■ fed ■ К ■ X_eff(d-^-) + ■ A_s2(d-_Cl)

М_м = 1 • 20 • 200 -155,5(470 - -^-) + 450 • 226(470 - 30) =

= 288727500Я • мм = 288,1кН ■ м Несущая способность балки M_Rd = 2Ш,1кН • м

13. Дать определение понятию «предварительно напряженные железобетонные конструкции». Перечислить классы напрягаемой арматуры, применяемые для изготовления предварительно напряженных железобетонных конструкций.

Подобрать продольную арматуру железобетонной балки прямоугольного сечения b_w х h =200x400 мм. На балку действует изгибающий момент М$а ⁼ 100 кН-м. Класс среды по условиям эксплуатации ХСЗ. Арматура стержневая горячекатаная S500.

ОТВЕТ

Под предварительно напряженными понимают железобетонные конструкции, элементы, изделия, в которых предварительно, т. е. в процессе изготовления, искусственно созданы в соответствии с расчетом начальные напряжения растяжения в части или во всей рабочей арматуре и обжатие всего или части бетона.

В качестве напрягаемой арматуры предварительно напряженных конструкций следует применять стержни и канаты классов S800, S1200, S1400.

Задача

f

1. Определяем расчетное сопротивление бетона сжатию f_cd = ——. f_ck -

Ус

нормативное сопротивление бетона сжатию (табл. 6.1 ), у_с- частный коэффициент безопасности по бетону (пункт 6.1.2.11 у_с-1,5)

fed =^ = 16,6МПа

1. Определяем расчетное сопротивление арматуры (табл.6.5 ):

fyd = 450 МПа

2. Минимальный размер защитного слоя находим по таблице 11.4. с=30

мм.

3. Определяем рабочую высоту балки:

d = h-c = 400 - 30 = 370мм

4. Находим значение коэффициента а_т и а_ш\

_а = ^ = 022

" a-fej-k'd¹ 1 16,6 200 370²

а_т = 0,22 < а_Ххт - 0,397; коэффициент а_т меньше граничного значения,

следовательно, изменять сечение балки не требуется.