Сетков - Строительные конструкции.

Расчет и проектирование

Строительные конструкции

30.03.2012

Расчёт деревянных балок цельного сечения

Расчет изгибаемых деревянных конструкций, как и стальных, ведется на прочность, общую устойчивость и жесткость.

На прочность древесины при изгибе большое влияние оказывают естественные пороки (косослой, сучки). Кроме того, при распиловке древесины нарушается цельность волокон, и поэтому чем меньше сечение, тем меньше расчетное сопротивление.

Для уменьшения влияния пороков рекомендуется для балок из цельной древесины принимать древесину первого и второго сорта. При расчете клееных балок, выполненных из досок, они рассчитываются по тем же формулам, что и балки из цельной древесины, так как клеевые соединения рассматриваются как неподатливые соединения.

Расчет на прочность по нормальным напряжениям о производят по формуле:

где М— расчетный изгибающий момент;

R_и — расчетное сопротивление изгибу;

W_расч— расчетный момент сопротивления поперечного сечения элемента:

· для цельных элементов Wpacч = W

• при наличии ослаблений Wрасч = Wнт, где Wнт — момент сопротивления сечения нетто; определяется с учетом того, что ослабления, расположенные на участке элемента длиной до 200 мм, принимаются совмещенными в одном сечении аналогично расчету растянутых деревянных элементов

Расчет на прочность по скалыванию следует выполнять по формуле:

где т — касательные напряжения, возникающие в балке при изгибе;

Q — расчетная поперечная сила;

Sбр — статический момент инерции брутто сдвигаемой части поперечного сечения элемента относительно нейтральной оси;

bрасч — расчетная ширина сечения; для балок из цельной древесины

I_br — момент инерции брутто поперечного сечения элемента относительно нейтральной оси;

R_ск— расчетное сопротивление скалыванию при изгибе

27.03.2012

Расчёт деревянных балок.

Область распространения и простейших конструкций деревянных балок.

Деревянные балки применяются в малоэтажном строительстве (в жилых и общественных зданиях) зданиях с/х назначения, а так же используются при устройстве скатных крыш многоэтажных зданий. В промышленных зданиях с химически агрессивной средой во временных  сооружений. Для поддержания опалубки при изготовлении монолитных железобетонных конструкций.

Балки могут выполняться из цельной древесины, составными на податливых связях (для временных зданий и сооружений) применяются составные балки на деревянных шпонках, нагелях, (во временных зданиях гвоздями). Они изготавливаются по заводской технологии – клеевыми.

Балки из цельной древесины – выполняются с учетом сортамента пиломатериалов, прямоугольного сечения или с использование бревен (круглое сечение). Сортамент древесины не позволяет перекрывать деревянными балками пролеты более 6 метров,  а так же небольшое сечение пиломатериалов и бревен ограничивая нагрузку, которые могут выдерживать нагрузку.

Балки из цельной древесины в случаи применения для устройства применения в зданиях у устраиваются в помещениях с шагом на стены не более 1,5 м при помощи анкеров из полосовой стали, осуществляется связь между собой.

Вариант опирания деревянной балки на кирпичные стены:

а) балка из цельной древесины; б) сечения балок из цельной древесины;

1 — балка; 2 — два слоя толя; 3 — анкер из полосовой стали;

4 — теплоизоляция; 5 — цементно-песчаный раствор

Схемы прогонов: а) разрезные прогоны с подкосами;

б) разрезные прогоны с подбалками; 1 — прогон; 2— подкос; 3— стойка;

4 — скоба; 5 — болты; 6 — подбалка

в конструкциях покрытий для опирания стропильных ног, применяют прогоны, которые представляют собой балки, установленные на несущие конструкции они проектируются из досок, брусьев или бревен в основном виде однопролетных балок. Для уменьшения их пролетов применяются подкосы или подбалки.

Клееные балки: а) типы клееных балок из досок;

б) возможные сечения балок (прямоугольное, двутавровое)

Клееные балки выполняются из досок, или из досок с использование строительной фанеры, которые склеиваются между собой на синтетических клеях.

Такой способ изготовления балок позволяет выполнять из большого пролёта (обычно до 15м, но возможно их изготовление большой длинны) увеличивает сечение тем самым повышать несущую способность и формировать сечения.

С использование различных сортов древесины, распределяя их по сечению, в соответствии с напряжением.

27.03.2012

Расчёт деревянных балок.

Область распространения и простейших конструкций деревянных балок.

Деревянные балки применяются в малоэтажном строительстве (в жилых и общественных зданиях) зданиях с/х назначения, а так же используются при устройстве скатных крыш многоэтажных зданий. В промышленных зданиях с химически агрессивной средой во временных  сооружений. Для поддержания опалубки при изготовлении монолитных железобетонных конструкций.

Балки могут выполняться из цельной древесины, составными на податливых связях (для временных зданий и сооружений) применяются составные балки на деревянных шпонках, нагелях, (во временных зданиях гвоздями). Они изготавливаются по заводской технологии – клеевыми.

Балки из цельной древесины – выполняются с учетом сортамента пиломатериалов, прямоугольного сечения или с использование бревен (круглое сечение). Сортамент древесины не позволяет перекрывать деревянными балками пролеты более 6 метров,  а так же небольшое сечение пиломатериалов и бревен ограничивая нагрузку, которые могут выдерживать нагрузку.

Балки из цельной древесины в случаи применения для устройства применения в зданиях у устраиваются в помещениях с шагом на стены не более 1,5 м при помощи анкеров из полосовой стали, осуществляется связь между собой.

Вариант опирания деревянной балки на кирпичные стены:

а) балка из цельной древесины; б) сечения балок из цельной древесины;

1 — балка; 2 — два слоя толя; 3 — анкер из полосовой стали;

4 — теплоизоляция; 5 — цементно-песчаный раствор

Схемы прогонов: а) разрезные прогоны с подкосами;

б) разрезные прогоны с подбалками; 1 — прогон; 2— подкос; 3— стойка;

4 — скоба; 5 — болты; 6 — подбалка

в конструкциях покрытий для опирания стропильных ног, применяют прогоны, которые представляют собой балки, установленные на несущие конструкции они проектируются из досок, брусьев или бревен в основном виде однопролетных балок. Для уменьшения их пролетов применяются подкосы или подбалки.

Клееные балки: а) типы клееных балок из досок;

б) возможные сечения балок (прямоугольное, двутавровое)

Клееные балки выполняются из досок, или из досок с использование строительной фанеры, которые склеиваются между собой на синтетических клеях.

Такой способ изготовления балок позволяет выполнять из большого пролёта (обычно до 15м, но возможно их изготовление большой длинны) увеличивает сечение тем самым повышать несущую способность и формировать сечения.

С использование различных сортов древесины, распределяя их по сечению, в соответствии с напряжением.

27.03.2012

Узлы и детали стальных балок.

Узлы опирания балок на стену:

а) балка без опорного ребра; б) балка с опорным ребром;

1 — балка; 2 — опорная плита; 3 — опорное ребро; 4 — анкер;

Узлы опирание балок настила на главную балку:

а) этажное опирание; б) опирание в одном уровне; 1 — балка настила;

2 — главная балка; 3 — стальная прокладка; 4 — ребро жесткости главной балки

Сальные балки воспринимают нагрузки от вышележащих конструкций и передают их на другие элементы (стены, нижерасположенные балки колонн) при этом они определенным образом сопрягаются друг с другом. На рисунке приведены узлы опирания балок и кирпичные стены, стальные балки и колонны. Такие углы достаточно часто применяются в балочных клетках. 

26.03.2012

Расчёт стальных балок

сплошного сечения.

Расчет балок производят по 2 предельным состояниям.

По первому предельному состоянию ведут расчет на прочность, куда общую и местную устойчивость.

А по второму пчельному состоянию производят расчет по деформациям.

1. 1.       Расчёт прочности.

Расчет прочности заключается в ограничении напряжений возникающих в балке при ее работе.

Нормальное напряжение проверяется по формуле.

1)      (6)=M/Wn min ≤ Ryc 

Где

М- изгибающий момент действующий в расчетном сечении.

Wnmin — минимальный момент сопротивления нетто. При отсутствии ослаблений в рассчитываемом сечении момент сопротивления нетто равен моменту сопротивления брутто,

Ry — расчетное сопротивление стали, взятое по пределу теку-

чести;

ус — коэффициент условия работы касательные напряжения проверяются по формуле:

т=QSx/Ixt≤Rsc 

где

Q — поперечная сила, действующая в расчетном сечении;

Sx — статический момент инерции относительно оси х—х;

Ix — момент инерции сечения относительно оси х—х;

t — толщина стенки;

Rs — расчетное сопротивление сдвигу,

Rs = 0,58Ry

При наличии ослабления стенки отверстиями для болтов значение касательной формуле следует умножать на коэффициент альфа определяемой по формуле α=а(а-d)

Где

а- наш отверстия;

d- диаметр отверстия;

1. 2.       Расчёт общей устойчивости.

Потеря общей устойчивости не возникает, если передача нагрузки на верхний пояс балки происходит через сплошной жесткий настил, надежно связанный с верхним поясом (железобетонные плиты, плоский и профилированный металлический настил, волнистую сталь и т.п.)

(сигама)=М/ϕbW≤ Ryc 

Wc — момент сопротивления сжатого пояса балки

ϕb — При определении значения срЛ за расчетную длину балки lследует принимать расстояние между точками закрепления

Устойчивость балки тем больше, чем большее ее боковая жесткость.

1. 3.       Расчет местной устойчивости.

сжатого пояса от поперечных смещений

При воздействии на верхний пояс балки сосредаточеных нагрузок возможна потеря местной устойчивости и необходимо проверять эти сечения балки. Местная устойчивость так же может нарушаться в опорных сечениях балки, если они не укреплены ребрами жесткости.

(сигма лок)=F/tltf≤Ryϒc

(сигма лок)- местное напряжение;

F— расчетное значение нагрузки (силы);

lef— условная длина распределения нагрузки в зависимости от условий опирания.

Lef=b+tf 

Где

tf – толщина верхнего пояса балки. Если нижняя балка сварная, или расстояние от наружной грани полки до начала внутреннего закругления стенки, если нижняя балка прокатная.

Схемы для определения длины распределения нагрузки на балку:

а) сварную; б) прокатную

Для стенок балок должны выполнятся условия

 (формула 7,10)

где (сигма х)=M/In * y — нормальные напряжения в срединной плоскости стенки, параллельные оси балки;

(сигма у) — то же, перпендикулярные оси балки;

(касательные х у) — касательное напряжение;

1. 4.       Расчет по деформациям.

Часто балки, в которых обеспечена прочность и устойчивость, не могут быть использованы, так как они не удовлетворяют требованиям жесткости. Прогибы таких балок больше предельно допустимых, что затрудняет их эксплуатацию (например, в месте прогиба прогона покрытия будет скапливаться вода на кровле, или будут растрескиваться конструкции, опирающиеся на балку, либо это неприемлемо по эстетическим соображениям и т.п.).

Расчетная схема балки

где Е— модуль упругости стали;

ЕI — момент инерции, взятый относительно оси изгиба балки;

qⁿ — нормативная распределенная по длине балки (погонная) нагрузка.

24.03.2012

Особенности работы стальных балок под

нагрузкой и предпосылки для расчёта

Напряжения в стальной двутавровой балке: а) обозначения, принятые

при расчетах составных сварных балок; б) эпюра сх; в) эпюра тх

Примеры потери общей устойчивости в балках:

а) балка на двух опорах; б) консольная балка

Свойство стали, и применяемые формы поперечного сечения балок приводит к следующим особенностям их особенностей.

1. Как и во всех балках в стальных возникают нормальные (сигма х) и касательные напряжения. Расчет прочности по нормальным касательным напряжения остается одним из основных.
2. В балках возможна потеря общей устойчивости, т.е. балки под действием силы могут терять первоначальную форму выпучивается и закручивается в вертикальной плоскости.
3. При выполнении элементов сечения балки тонкими и высокими ( или с длинными свисающими свесами полок) возможна потеря местной устойчивости т.е. их искривление на относительно небольшом участке.

Примеры потери местной устойчивости:

а) полки; б) стенки.

4. как и все балки стальная балка деформируясь прогибается в плоскости действия нагрузки; прогибы неизбежны но их величины ограничиваются нормами.

22.03.2012

Область распространения и простейшие

конструкции сплошных стальных балок.

Сварные балки

Рис. 7.5. Сварные балки: а) вид сбоку;

б) балка двутаврового сечения;

в) балка двустенчатого сечения 

23.03.2012

Наиболее простая конструкция стальной балки получается при использовании прокатных профилей. Чаще всего применяют прокатные двутавровые балки, иногда для устройства прогонов используют швеллеры. Двутавровые балки просто незаменимы при относительно небольших пролетах (6—9 м) и небольших нагрузках. Балки из прокатных профилей не требуют каких-то специальных устройств, необходимо лишь выполнение конструкции опорной части и просверливание отверстий для крепления. Соединение балок между собой выполняют на болтах или на сварке.

При больших пролетах и значительных нагрузках (от оборудования, складируемых материалов и т.д.) применяются сварные балки сечениями, похожими на сечение сварных колонн, но с другими соотношениями размеров полок и стенки (в колоннах они приблизительно равны, в балках высота стенки может быть в несколько раз больше ширины полки).

Это сплошные сварные балки с ребрами жесткости

Балочные клетки: а) упрощенная; б) нормальная;

1 — главные балки; 2 — балки настила; 3 — колонны

Выполнение перфорированной балки: а) прокатная двутавровая

балка; б) перфорированная балка; 1 — линия разрезки;

Широкое распространения имеет 2 вида балочных клеток: упрощенное, которая представляет собой систему балок опирающихся на стены и нормальная балочная клетка, которая состоит из главных балок и балок настила.

Шаг балок настила, а принимается 1,5 -3 м. пролет l 6-9 м.

21.03.2012

Расчёт по деформациям балок

из упругих материалов.

Из предельных состояний второй группы для стали и древесины является расчет по деформациям или расчет прогибов.

Для ж/б балок допускаются появление трещин в бетоне. Поэтому для балок из обычного ж/б кроме расчете по деформациям ведется расчет на раскрытие трещин, а предварительно-напряженных изгибаемых конструкциях выполняются расчеты на образование раскрытия и закрытия трещин при уменьшении нагрузки.

Изгибаемы элементы (балки, фермы, ригели, прогоны, плиты, настилы покрытий и перекрытий) независимо от материла из которого они изготавливаются отвечающих требованиям прочности и устойчивости могут получить чрезмерные прогибы, больше тех, которые установлены нормами и по этой причине их применение становится невозможным.

f≤f_u 

f - расчетный прогиб элемента конструкции или конструкции в целом. Для стали и древесины расчет ведется в предположении их работы в пределах упругой стали.

f_{u –} предельный прогиб.

Задача расчета по деформациям является ограничение прогиба конструкций величинами, которые должны удовлетворять следующим требованиям:

- технологическим (при больших прогибах не должна нарушаться нормальная работа технологического, подъемно транспортного оборудования и работы контрольно-измерительных приборов.

- конструктивным (не должны нарушаться целостность примыкающих к друг другу элементов стояки, проектные уклоны).

- физиологические (не должно возникнуть ощущение дискомфорта при колебаниях конструкций появляющихся при движении по перекрытию людей или механизмов, при движении людей по лестницам)

fu=(джи)

(джи) – ускорение свободного падения

Конструктивные требования учитываются в следующих условиях

Таблица 7,1

Значение прогибов для различных схем загрубения балок

Ra – расчетное сопротивление армированию;

fu=  формула 7,7

где

g – ускорение свободного падения;

р- нормативное значение нагрузки от людей;

р₁ – пониженное нормативное значение нагрузки на перекрытие;

q- нормативное значение нагрузки от веса рассчитываемого элемента и опирающегося на него конструкций;

n – частота приложения нагрузки при ходьбе человека;

b – коэффициент принимается в таблице.

Г) эстетико–психологическим – при больших прогибах не должно создаваться не благоприятное впечатление от внешнего вида конструкций или возникать ощущения конструкций, когда балки или плиты заметно прогибаются и нависают над людьми.

 Обозначения принятые в таблице

Q – вес одного человека, применяемая равным 0,8 кН;

α – коэффициент принимаемый равным 1,0 для элементов рассчитываемых по балочной схеме;

а – шаг балок, ригелей и ширина плит;

l – расчетный пролетный элементы конструкции.

Требования к предельным прогибам, которые учитываются для каждой конкретной конструкции определяются по мере необходимости.

Из табл. 7.1 следует, что прогибы изгибаемых элементов во многом зависит от жесткости элемента (жесткостью называют произведение модуля упругости на момент инерции сечения, взятые относительно оси изгиба Еи).

Чем больше жесткость элемента, тем меньше его прогибы. На величину жесткости особенно влияет высота сечения элемента.

Так высокие фермы имеют большую жесткость и при высоте ферм h ≥1.12n расчетного пролётаl прогибы можно не проверять.

Балки особенно выполняемые из высокопрочных сталей имеют небольшую жесткость, так как высота их сечения мала, по сравнению с остальными балками, зачастую они не отвечают требованиям жесткости.

На величину прогибы так влияет место приложения нагрузки и ее вид (сосредоточенная сила ил распределенная нагрузка или способ закрепления концов элемента на опорах.

При расчетах прогибов следует использовать нагрузки связанные с коэффициентом гамма ф = 1,0 (сервисной нагрузки которая числена равны нормативным значениям нагрузок) т.е длинна элемента в расчетной форме прогибы представляется равной расчетной длине.

Деревянные центрально-растянутые элементы.

На работу древесины при растяжении существенно влияет наличие естественных пороков древесины (сучки, косослой) поэтому для растянутых элементов рекомендуется применять древесину 1-го 2-го сорта.

Расчет прочности центрально-растянутых деревянных элементов выполняется по формуле:

(сигма)=N/Fнт≤Rp

N- расчетно-продольная сила;

Fнт- площадь поперечного сечения нетто;

Rp –расчетное сопротивление древесины, растяжение вдоль волокон(принимается коэффициент условия работы mi;

При определении площади нетто в растянутых деревянных конструкциях принимается во внимание, что при их разрушении линия разрыва может приходить через ослабления, расположенные не в одной плоскости.

Поэтому ослабления расположены на длине 200 мм суммируются

Например для растянутых элементов ферм вертикальной плоскости предельная гибкость (лямда) max=150

Для прочных растянутых элементов ферм и других сквозных конструкций (лямда) max =200

Проверка гибкости выполняется по формуле

(лямда)L₀/r≤(лямда) max

Где

l₀ –расчетная длинна элемента;

r-радиус инерции сечения;

(лямда) max- предельная гибкость.

Порядок расчета центрально –растянутого деревянного элемента тип 1

1. Принимают древесину и ее сорт; определяют расчетное сопротивлению растяжению вдоль волокон (для сосны) Rp
2. Определяют коэффициенты условия работы N₀

Пример 6,1

Подобрать сечение стальной подвески выполненной из листовой стали.

Подвеска центрально –растянута силой

N=200кН

(гамма)n=1.0

Решение:

Работа простых балок под нагрузкой и предпосылки для расчета несущей способности.

Прямой поперечный изгиб балки от равномерно распределенной нагрузки

А) аксонометрическая схема балки Б) конструктивная схема балки В) расчетная схема балки.

Балки работают на изгиб, который может быть прямым (простым и сложным).

Рассмотрим простейший случай прямого изгиба балки, когда внешние силы действуют в одной вертикальной плоскости.

И перпендикулярны к оси балки

Схема деформации балки

Внутренние усилия в балке

С геометрической точкой зрения искривления оси балки, удлинением растянутых (нижних) и укорочением сжатых (верхних) волокон. При этом нейтральная ось при искривлении свою длину не изменяет.

Б) с точки зрения статики в любом сечении по длине балки, возникают изгибающие моменты Mx и поперечные силы Qx

Изгибающий момент и поперечная сила Mx и Qx определяется по правилам строительной механики. (в зависимости от расчетной схемы балки характера нагрузки (сосредоточенные, распределительные, моментные или их сочетание)

Путем построения эпюр т.е. графиков изменения графику изменения поперечной силы по длине балки, для случая действия равномерной распределительной нагрузки на простую балку по всей ее длине эпюры (изгибающего момента и поперечной силы) Mx и Qx

Наибольшее значение Mx и Qx при равномерно распределенной нагрузки определяется по формуле:

Mmax=ql₀²/8   формула 6,1

Qmax= ql₀/2   формула 7,2

В) с точки зрения напряженного состояния поперечный изгиб характеризуется наличием нормальных, т.е. перпендикулярных вертикальной плоскости сечения, напряжений (сигма) и (касательных напряжений), лежащих в плоскости сечения. Нормальное напряжение изменяется по линейному закону по высоте сечения, достигая наибольших растягивающих (максимальных) значений. (сигма максимальная) В крайних нижних волокнах

Слоях и наибольших сжимающих значений в крайних верхних волокнах. По абсолютному значению они равны (Сигма максимальная = сигма минимальная) касательные напряжения достигают наибольшего значения на уровне нейтрального слоя. Оси х – х и распределяются по криволинейному закону (парабола)

Связь напряжений (сигма) и(г) с внутренн. усилиями Mx и Qx простой балки при равномерной распределенной нагрузки.

А) расчетная схема балки

Б) эпюра Mx

В) эпюра Qx

Г) изменение напряжений (сигма) и (касательной) по длине и высоте балки

Д) оксанометрическое изображение изменения напряжения (сигма) и (касательных) по высоте балки.

Из рисунка 7. 4 г  видно, что нормальное напряжения (сигма х) достигает наибольших значений в середине балки уменьшаясь влево и право от неё и при этом равно 0.

Касательные напряжения (касательная х) наоборот наибольшее значение достигают на опорах и равны 0 в середине длинны балки.

Нормальное напряжение (сигма х) напрямую зависит от изгибающего момента Мх а касательная х от Qx

Для однородных и упругих материалов они могут, найдены по формулам:

Нормальное напряжение в любом сечении балки

Формула 7,3 (сигма х)= Mx/Wx

Где Mx – изгибающий момент, рассматриваемый в сечении балки;

Wx – момент сопротивления относительно оси х-х

Определяется по формулам сопротивления материалов.

Касательные напряжения в любом сечении ба лки

формула 7,4   (касательная х)= Qx Sx/Ix b  

где

Qx – поперечная сила в рассматриваемом сечении;

Sx- статический момент сечения; определяется по формулам и таблицам.

Ix- момент инерции сечения;

b – ширина сечения балки.

Учитывая характер изменения по высоте сечения балки нормальных напряжений можно сделать вывод, что если большая часть материалов сосредоточена в крайних зонах сечения – верхний и нижний, а минимум материала – в средней зоне, т.е. сечение получается наиболее рациональным; этому больше всего соответствует двутавровое сечение.

Из вышесказанного следует, что расчет простых балок состоит из проверке двух условий:

Нормальное напряжение (сигма х) в крайних слоях (волокнах) – в нижнем и верхнем – не должны превышать расчета сопротивления материалов на растяжение и сжатие:

(сигма минимальная)≤Rраст

(сигма максимальная)≤Rсжат

Касательное напряжение (касательная х) которая достигает наибольших значений на уровне нейтрального слоя, не должны превышать расчетного сопротивления материала сдвигу:

(касательная максимальная)≤Rсдвиг (формула 7,6)

Из рисунка 7,4 г видно, что поперечное сечение расположенных между опорами балки и её середины по длине балки одновременно возникает нормальные (сигма х) и касательные (касательная х)

Напряжение их совместное действие может вызвать опасное напряженное состояние.

Оно не опасно, при равномерно - распределенной нагрузки для прямоугольных сечений выполненных их однородного материала или прокатных стальных двутавров, сортамент которых заложен на такие размеры стенок, которые обеспечивают достаточную прочность стенок.

При сосредоточенных нагрузках в стальных и деревянных конструкциях, а для ж/б конструкций и при действии равномерно- распределенной нагрузки необходима проверка условий 7,6.

27.02.2012

Расчёт кирпичных стен зданий

 с жесткой конструктивной силой

 (5,31)

к расчету простенка : а- участок плана здания с грузовой площадью; б – участок фасада

а-ширина грузовой площади (расстояние между серединами оконных проемов);

а1 а2 – ширина оконных проёмов;

б – ширина простенка

t –толщина стены;

Н-высота этажа;

h1- расстояние от плиты перекрытия до верхнего оконного проема;

Стены жилых и общественных зданий могут быть центрально сжатыми и внецентренно сжатыми.

Наружные несущие стены и внутренние с односторонней нагрузкой считаются внецентренно сжатыми, так как односторонняя нагрузка от перекрытий приводит к возникновению в стене изгибающих моментов.

Наибольшую сжимающую силу стена воспринимает на уровне 1-го этажа при этом слабое место является простенок. Здания с жесткой конструктивной схемой (здание имеющие достаточно часто расположенные поперечные стены препятствующее стен от вертикали); к ним относятся жилые и большинство гражданских зданий.

При расчете простенка принимается что стена здания шарнирно опирается на несмещаемые опоры – перекрытия. К рассчитываемому сечению стены прикладывается вся вертикальная нагрузка.

N- вертикальная нагрузка (от всех вышележащих этажей и от плит);

М- Изгибающий момент ;

Возникающее перекрытие расположен непосредственно над сечением.

Нагрузка на простенок от перекрытий собирается с грузовой площади. Шириной, а вырезы посередине оконных проёмов.

l/2 равно половине пролет.

К расчёту простенка

А) разрез стены и расчетная схема

Б) расчетное сечение простенка.

Мс – изгибающий момент, действующий на простенок от перекрытия, распложенного непосредственно над сечением простенка.

Для упрощения расчета разрешено рассматривать стену в пределах одного этажа как шарнирно опертую балку на 2-х опорах с расчетной длинной l₀ равной высоте этажа.

Высота этажа Н

Наиболее опасным местом в простенке, который необходимо рассчитывать – является сечение, расположенная по низу перемычка.

Так как это сечение кроме продольной силы действует изгибающий момент.

Изгибающий момент М , которая определяется от воздействия реакции перекрытия.

Из рисунка 5,33 видно, что давление от перекрытия на стену принимается действующей неравномерно: по внутренней грани стены максимальный и равным 0 у конца плиты перекрытия (сечения) получается треугольник.

При таком распределении давление равнодействующее напряжение Р  прикладывается в центре тяжести треугольника на расстояние (t/2 *1/3 c)

Величина изгибающего момента этажа на уровни низа перекрытия.

Мэ=P(t/2-1/3c)

А момент на уровни низа перемычки(в расчетном сечении)  может, будет определяться по формуле

M=Mэ(H-h₁)/H

В целом на расчетное сечение действует продольная сила.

Продольная сила L и изгибающий момент М или равнозначно продольная сила прикладывается с эксенстрисосом

Е₀=M/N

Несущая способноность внецентренно сжатых элементов без поперечного армирования проявляется по формуле

N≤mgϕ₁ RFcw (5.27)

Где mg- коэффициент учитывающий длительность приложения нагрузки, определяемая по формуле

(5,28) Mg=1-(ню) Ng/N (1+1.2eog/h)

Длину коэффициент зависящий от длительности элемента и от кладки

Mg –расчетно-продольная сила от длительно действующей нагрузки.

R – расчетно-продольная сила от всей нагрузки

Eog- эксентрисис от действия длительных нагрузок

h-сторона сечения в плоскости действия изгибающего момента, при

h≤30см или i≤0,7,

где h и I – сторона сечения и радиус инерции сечения элемента в направлении действия изгибающего момента.

Φ1- коэффициент продольного изгиба

ϕ1=(ϕ+ϕс)/2 (2,29)

при этом ϕ определяется по таблице 5,8 в зависимости от гибкости

(лямда h)= l₀/h  и упругие характеристики альфа

Φs –определяется аналогично ϕ, но по значению гибкости

Гибкость столба (лямда)h

(лямда)hc=H/hc (5.30)

Где hc=h-2ео

R-расчетное сопротивление каменной кладки

Ас – площадь сжатой части сечения.

Ас=А(1-2ео)

W- коэффициент для стены прямоугольного сечения.

W=1+eo/h≤0.45

Расчет стены обычно заключается в проверки несущей способности простенка, так как конструкция и толщина стены назначается исходя из теплотехнических или конструктивных требований.

Задача.

Подобрать сечение центрально-сжатого кирпичного столба

• расчётная длина 2,8м
• Нагрузка 120 кН
• Н1 -100кН
• Коэффициент надежности по ответственности 0,95
• Кирпич глиняный классического прессования м75
• Раствор цементный м75

Растянутые элементы

Стальные центрально-растянутые элементы

Рассмотрим работу центрально растянутого элемента на примере стальной полосы.

При расчете полагается, что при  центральном растяжении полосы её сечения возникают равномерные растягивающее напряжения (сигма).

Однако наличие отверстий или вырезов в полосе уменьшает площадь поперечного сечения и вместе с тем приводит к тому, что вблизи отверстий возникает концентрация напряжений (увеличение напряжений по сравнению со средней величиной сигма м)

Концентрация напряжений может привести к разрушениям.

Отверстия должны выполнятся без острых углов сплавным ободом, так как это способствует уменьшению концентрации напряжений.

Разрушение центрально-расятнутых элементов происходит по сечению с наименьшей площадью.

В случает если ослабления (отверстия вырезы) отсутствуют площадь нетто площади брутто.

Расчет прочности центрально-расятянутого стального элемента ведется по площади.

Формула 5,1 а

(сигма)=N/An≤Ryϒc

Где N- наибольшее растягивающее усилие, действующее на элемент;

An-площадь сечения нетто;

Ry –расчетное сопротивление стали взятое по пределу текучести;

ϒc – коэффициент условия работы.

Длительные растянутые элементы могут изменять свою первоначальную форму (изгибаться) в результате чрезмерной гибкости. Поэтому гибкость и растянутых элементов ограничивается нормами и зависит от значения элемента и характера действующих нагрузок (статических и динамически)

Проверку гибкости выполняем по формуле 5,3 б

(лямда)=lеf/i≤лямда _пред

lеф – расчетная длинна элемента

I – радиус инерции сечения.

Лямда _пред – предельная гибкость

Как в жатых элементах расчетные длины и радиус инерции могут быть различными относительно разных осей.

(расчетная длина элемента х lеfx; lеfy ;Ix;Iy) и соответственно различают гибкости.

Различают гибкости Лямда x и лямда y

Которые не должны превышать расчетную гибкость.

Порядок расчета центрально-растянутого

 стального элемента тип1

1. Принимают сталь с учетом рекомендации таблицы 50 СНиП II-23-81 и определяют расчетное сопротивление стали взятое по пределу текучести Ry – предел текучести.
2. Определяют коэффициент условий работы растянутого элемента ϒс- коэффициент условия работы;
3. Определяют требуемую площадь сечения нетто. An^треб- требуемая площадь сечения нетто;

An=N/Ry ϒc

a)      Если элемент не имеет ослаблений площади сечения брутто нетто A=An.

b)      Если в элементе имеются ослабления. Необходимо требуемую площадь сечения определять как сумму требуемой площади нетто и площади ослабления (величину ослабления назначаю, предварительно задавшись толщиной элемента.

1. По требуемой площади определяют сечение элемента и определяют фактические значения площади нетто и площади брутто значения радиуса инерции сечения.
2. Выполняют проверку подобранного сечения:

a)      Проверяют гибкость (лямда)=lеf/i≤лямда _пред

b)      Проверяют прочность (сигма)=N/An≤Ryϒc

Fнт- площадь поперечного сечения элемента нетто;

Rp- Расчетное сопротивление древесины, растяжение вдоль волокон.

24.02.2012

Расчёт центрально-схатых колонн

армированных при помощи сеток

(сетчатое армирование)

Колоны с сетчатым армированием применяют, в случае  если продольные усилия, приходящиеся на колону значительное и принятая площадь сечения колоны с ним не справляется.

Расчет элементов с сетчатом армировании при центральном сжатии определяется по формуле

N≤mgRskА (5,20) где N-расчетное продольная сила;

RskA – расчетное сопротивление при центральном сжатии

 определяемая для армированной кладки из кирпича всех видов и керамических камней с щелевидными вертикальными пустотами по формуле;

Rsk=R+2(мю)Rs/100 (5,21)

Расчетное сопротивление при центральном сжатии

R- расчетное сопротивление сжатию не армированной кладки;

Rs- расчетное сопротивление арматуры;

Для арматуры класса Bp-1 принимается с коэффициентом условиям работы

(гамма)sc=0.6

(мю) это % армирования в по объему для сеток с квадратными ячейками из арматуры площадью сечения;

Ast-  с размером ячейки С при расстоянии между сетками:

По высоте S определяется по формуле:

% (мю) 2ast/cS (5,22)

% армирования кладки с сетчатой арматурой при центральном сжатии не должен превышать определенного по формуле.

(мю)=50  R/Rc≥0.01% (5.23)

mg – коэффициент определяемый как и в расчете

(фи) – коэффициент продольного изгиба, при  гибкости (лямда H)

При упругой характеристики кладки с сетчатом армировании (альфа)расчетного сопротивления.

Упругую характеристику кладки с сетчатым армированием следует находить по формуле

Αsk=α Ru/Rsku (5,24)

Ru  - временное сопротивление

 (средний предел прочности сжатию кладки определяемую по формуле)

Ru=KR (5,25)

K- коэффициент принимаемый в таблице

Таблица 14 СНиП II 22-81

Rsku –временное сопротивление (средний предел прочности сжатию армированной кладки из кирпича или камней при высоте ряда не более 150 мм.); для кладки с сетчатой арматурой определяется по формуле

Rsku=KR  2 Rsn(мю)/100(5.26)   , где

Rsn(мю) нормативное сопротивление арматуры в кладки принимаемая дл я классы арматуры

Внецентарально сжатые

Эпюры напряжений

А- фактический эпюры; б- принятые для расчета.

1 – сжатая зона сечения; 2- растянутые зоны сечения; 3 – трещины

Внецентренно-сжатые характерны для колон производственных зданий, наружных несущих стен и общественных зданий. На такие колоны кроме продольной силы действует изгибающий момент.

Если момент действует в одной плоскости, то колона рассчитывается в плоскости действия момента.

Так внецентренно –сжатые, но в другой плоскости как центрально сжатые.

При внецентренном сжатии в колоне возникают неравномерные сжимающие напряжения, а при больших моментах могут возникнуть растягивающие напряжения.

21.02.2012

Расчёт кирпичных

(каменных столбовых стен)

рисунок

Кирпичные или каменные столбы применяются при строительстве жилых домов гражданских зданий, одноэтажных производственных зданий без мостовых кранов и в с/х строительстве.

Большие поперечные размеры столбов и их небольшая несущая способность по сравнению с ж/б и стальными колонами.

При расчете кирпичных столбов могут различаться следующие расчетные случаи:

1. Не армированная кирпичная кладка
2. Армированная кирпичная кладка, которая в свою очередь различается по способу выполнения армирования.
3. С поперечным армированием, когда арматурные сетки из небольшого диаметра (обычно 3-5 мм) укладываются в горизонтальных кладки. В каждом ряду через несколько рядов кирпича.
4. С продольным армированием, когда арматурный стержень диаметром не менее 12 мм, проходи в вертикальных швах на всю высоту столба.

Особенности работы кирпичных столбов под нагрузкой.

А) Нормальная работа столба трещин нет; б) появление начальных трещин; в) разрушение.

Расчет центрально-сжатых

столбов из неармированной кладки.

Базовая расчетная формула 5,2

Для центрально сжатых каменных столбов принимает вид

N≤mgϕRA  (5,17)

n- расчетно-продольная сила

R-расчетное сопротивление сжатию кладки

mg-коэфφциент учитывающий влияние пластических деформаций кладки при воздействии длительной нагрузки, определяется по формуле 5,18

при h≥30 см      , где

h – размер меньшей стороны сечения колоны (для колон прямоугольного сечения)

mg=1

5.18 mg=1-(ню)Ng/N, где

(ню) – коэфφциент зависящий от гибкости элемента и вида каменной кладки.

Ng- расчетно-продольная сила от длительно действующей нагрузки.

N- рачетно-продольная сила от всей нагрузки

А – площадь поперечного столба

φ– коэфφциент продольного изгиба, определяется в зависимости от α и (λ h)      где

α- упругая характеристика кладки

λh – гибкость столба, определяется по формуле

5,19 λh= l₀/h       где,

l₀- расчетная сторона столба

h- меньшая сторона столба

для колоны не прямоугольного сечения гибкость определятся по формуле: 5,3

i – момент инерции сечения стержня

(λ i)=l₀/i

Расчетные высоты стен и столбов l₀ назначается в зависимости от условия из опирания на горизонтальную опору (балки, плиты)

a)      При неподвижных шарнирных опорах H;

b)      При упругой верхней опоре и жестком защемлением в нижней опоре для однопролетных зданий. Расчетный пролет =l₀ 1.5 Н. многопролетных зданий l₀=0.25;

c)       Для свободно стоящих конструкций =l₀=2H.

d)       

А)Шарнирный опертой на неподвижной опоре; б) защемленных снизу и имеющих верхнюю упругую опору; в) свободностоящие.

20.02.2012

Понятие о расчете внецентренно

 сжатых ж/б колон.

В случаи если кроме продольной силы на колону действует изгибающий момент или что равносильно продольная сила приложена центресисистом больше случайного.

Колона рассчитывается как внецентренно сжатая при расчете таких колонн учитывают что эксенстрисистет приложение силы увеличивается на величину случайного эксцентрсеситеса (е_а):

ео=M/N+ea

для лучшего восприятия изгибающего момента поперечные сечения таких колон вытягивают в направлении его действия. Армирования принимает симметричное или не симметричное (As=A’s или As=A’s)

Случай 1

(кси)≤х/h₀(кси)_R

Рисунок

Случай 2

(кси)x/h≥(кси)_R

рисунок 2

различаются 2 случая работы внецентренно сжатых элементов. Различия между ними заключаются в том что в первом случает относительная высота сжатой доля бетона Си меньше граничного значения си эр (величина кси р устанавливается по таблице 7,6 т.е. сечение частично сжато а большая его часть растянута.

(кси)=х/h₀(кси)_R

при такой работе арматура Аs – растянута, а арматура A’s – сжата.

И тогда по сравнению с первым случаем меняется характер работы арматуры:

Напряжение сигма в арматуре As не достигает расчетного значения сопротивления арматуры.

При расчета внецентренно-сжатого элемента учитывается влияние его прогиба на несущую способность через определение условной критической силой.

16.02.2012

Правила конструирования

 железобетонных колонн.

1. Размеры сечения колонн следует принимать не менее 250 мм. Они назначаются краткими 50 мм. при размерах стороны сечения до 500 мм. и краткими 100 мм, при размерах стороны сечения больше 500 мм.
2. Требования к материалам для колонн следующие:

1)      Бетон принимается класса (больше или равно) b20; для тяжело нагруженных колонн не менее b30

2)      Рабочая арматура принимается класса А₃ А₂ диаметром 20 и 40 мм, оптимально 16 , 25 мм;

3)      Поперечная арматура назначается классом А₁ А₃ Впи1 в сварных каркасах. Диаметром dsw (больше или равно )ds(диаметр хомутов вязаных каркасов принимается 0,25ds)

4)      Шаг поперечных стержней не более s(меньше или равно)20ds (а вязаных каркасов 15 ds) где ds- меньший диаметр продольной рабочей арматуры.

1. Правила установки арматуры в колон и проектирования каркасов:

a)      Стержни продольной арматуры располагаются у граней колоны в защитном слоем бетона не менее 20 мм и не менее их диаметра. Поперечная арматура с защитным слоем не менее 15 мм и не менее её диаметра.

b)      Для свободной укладки формы концы продольной арматуры не должны доходить до грани торца колоны на 10 мм, при ее длине до 9 м и на 15 мм, при длине до 12 м, при этом если в оголовке колоны предусмотрена закладная деталь – для опирания вышележащей конструкции.

c)       По продольной стержня арматуры должен не доходить до этой закладной детали не менее чем на 10 мм

d)      При сечении колоны до 400х400 мм можно ставить 4 стержня продольной арматуры, располагая их по углам колоны, при больших размерах сечения расстояние между осями продольных стержней не должны превышать 400 мм.

e)      Плоские арматурные каркасы перед установкой в опалубку объединяются в пространственные каркасы при помощи соединительных стержней.

Д) для восприятия состедаточенных нагрузок от балок или ферм верхние части колон (оголовки) дополнительно армируются горизонтальными сетками ( не менее 4-х) и могут усиливаться закладной деталью, которая служит для распределения нагрузок от опирающихся на них конструкций и для их крепления.

Армирование оголовков колонн

А) конструкция оголовка без уширения опорной части б) конструкция оголовка   уширением опорной части

1. закладная деталь 2. Арматурные сетки 3 каркас колоны S шаг сеток; принимается больше или равно 60 м, меньше или равно 1,3 h(h) –меньший размер сечения

Меньше или равно 150 мм

С) размеры ячеек сетки принимают больше или рано 45 мм,

Меньше или равно 1,4 h;

Меньше или равно 100мм

Е) испытывая сжатие при работе в стадии эксплуатации сборные ж/б колонны при транспортировании и монтаже работают на изгиб, это учитывается расчетами на монтажные и транспортные нагрузки, при выполнении которых к колонам прикладывается нагрузка от ее собственного веса с учетом коэфφциента динамичности.

Для транспортирования складирования и монтажа сборных ж/б колонах предусматривается монтажные петли или отверстия. Расстояние от края колоны до монтажных петель и монтажного отверстия. L1 l2 принимается от 1/ 5l до 1/8 l //

10.02.2012

Характер потери несущей способности в ж/б колоне

и предпосылки для расчёта.

Рисунок 1

Потеря устойчивости арматуры в жатом устойчивом элементе

А) при отсутствии поперечной арматуры; Б) при наличии поперечной арматуры (хомутов);

1. выпучивание продольной арматуры; 2. разрушение бетона.

Основным случаем потери несущей способности ж/б клон является потеря общей устойчивости.

Если просто поставить продольные стержни арматуры в бетон, без закрепления их поперечными стержнями, то до определенного значения нагрузки арматуры и бетон работают совместно. Но затем стальные стержни теряют устойчивость. Причем раньше, чем весь элемент.

Выпучивается и разрушается слой бетона. (рис 5,18 а)

Для исключения этого явления к продольным стержням привариваются или привязываются проволокой поперечные стержни, которые уменьшают расчетную длину рабочих продольных стержней и предотвращают их значительное выпучивание.

При правильной постановки поперечных стержней бетон и продольная арматура разрушаются одновременно.

Основные цели расчета:

1. Подбор необходимого кол-ва продольной арматуры. При достаточном сечении колоны с целью обеспечения общей устойчивости.
2. Постановка поперечных стержней на расстояниях. Исключающих потерю продольной арматуры устойчивости раньше, чем произойдет потеря общей устойчивости колоны.

Расчет сжатых ж/б колон

со случайным эксцентрисестом.

Рисунок

Виды сечений ж/б колон

 В сжатых ж/б элементах сложно добиться центрального сжатия, так как несовершенство геометрических форм колонн, особенностей опирания не ней конструкций не точность постановки арматуры, неоднородность бетона приводит к тому что все сжатые ж/б элементы можно рассматривать как внецентрельнно сжатые.

Для практических расчетов элемента, на который действует сжимающая сила без эксентрисеста (отсутствует изгибающий момент) разрешено условно относить к центрально сжатым.

Такие элементы принято называть сжатыми элементом со случайным эксестрисестом.

еа – случайный эксестрисест.

1/600 – длина элемента

1/30 – ширина сечения

Рассмотрим простые случаи расчета колонн:

1. На колонны действует нагрузка, приложенная со случайным эксестристсисом.
2. Рассматриваемые колоны будем принимать прямоугольного и поперечного сечения.
3. Продольное армирование выполняется стержнями арматуры, расположенным вдоль 2-х сторон по углам сечения. (симметричное армирование: АSs – а со штрихом s) наиболее простой случай.
4. Отношение расчетной длинны колоны Л0 к меньшей стороне поперечного сечения не должно превышать 20. Л0*Н ( больше или равно 20)

Варианты расположения рабочей арматуры (Рис 5.2)

А0по углам сечения колоны Б) с применением промежуточных стержней

А, с площадь продольной арматуры расположенной на одной стороне, аS ) площадь продольной арматуры с другой стороны

Коэфφциент (% армирования Мю)т.е. отношение площади поперечного сечения арматуры.

Площади сечения колоны 0.004 до 0.03 (0.4-3%)

Формула

 (мю)=As+A’s/bh=000.4*0.03 (5.13)

Или

As+A’s/bh*100%=0.4-3% (5.13 a)

При значениях (мю) меньше указанной в таблице 5,5 колона считается бетонной; при значениях Мю больше 3% меняются расчетные формулы. Оптимально если процент армирования поднимается в пределах 1, 2-х %

Минимальные коэфφциенты армирования колон (табл.5,5)

 Базовая формула 5,2 N(меньше или равно) ϕ RA выведена для однородного материала для ж/б колоны, она преобразуется как сумма несущих способностей бетона и арматуры.

В работе основанная расчетная формула для центрально сжатых колонн прямоугольного (квадратного) сечения принимает вид:

(Формула 5.14)N (меньше или равно) ϕ [Rsc(As+A’s)+Rb(ню)b2 bh]

На первый взгляд формулы 5,2 и 5,14 полностью различаются, но если представить несущую способность колонны, как несущую способность стали и бетона можно увидеть соответствие базовой формуле и формулы для расчета ж/б колонн со случайным эксенстриситесом.

N (меньше или равно)Nстали+Nбетона       ,       где

Nстали=ϕ Rs(As+A’s)

Nбетона= Rb(ню)b2 bh

Rsc- расчетное сопротивление сжатой арматуры;

Rb – расчетное сопротивление батона сжатию (призменная прочность табл.2,6);

(ню)b2 – коэфφциент условия работы бетона (для тяжелого бетона и при учете постоянно, длительных и коротковременных нагрузок);

В случае если колона бетонируется в вертикальном положении (высота слоя бетонирования свыше 1,5 м)

bh –размеры поперечного сечения колоны

As A’s – площадь сечения арматуры по одной стороне сечения и по другой.

Колона со случайны эксентрисистесом растянутая арматура которая растянутая обозначается буквой As, так как её сечение сжато.

ϕ – это коэфφциент продольного изгиба колоны.

(формула 5,15)

ϕ=ϕb+2 (ϕsbϕb)(больше или равно) ϕsb

ϕsb ϕb  Jghtltkztncz gj nf,kbwt 5.6 в зависимости от величины колоны меньше стороне сечения колоны h и отношения нагрузок. Соответственно длительная часть нагрузки ко всей нагрузки

N1/N l0=Hэт

αs=Rsc/Rb(ню)b2*(мю)     5,16

(мю) - коэфφциент армирования;

(мю)=As+A’s/bh

ϕb - Продольный изгиб бетона;

ϕsb – арматурой

Значение коэфφциентов таблица

Определяем требуемую площадь по формуле:

As+A’s=R/(N*ϕ)-Rb (ню)b₂bh/Rsc

(мю)=As+A’s*100%

ds –наименьший диаметр продольно-сжатых стержней (вязаных каркасов диаметров хомутов) применяется не менее 0,25ds.

03.02.2012

Расчет ж/б колон.

ж/б колоны как и все ж/б конструкции состоят из 2-х разнородных материалов: (бетона и стальных стержней – арматуры), которые кроме других отличий обладают разной прочностью. Прочность стали при сжатии в 10 - 15 раз выше чем бетона. Поэтому небольшое количество арматурных стержней в бетоне повышает прочность колонны:

например бетонная колонна из бетона класса Б-30 с размерами сечения 40х40 см. Длинной 4 м при шарнирном закреплении концов может выдержать нагрузку около 218 кН.

Если добавить стальную арматуру класса А-3 в количестве всего 1% от площади поперечного сечения и выполнить 2ряд конструктивных правил, то колонна может выдержать 270, то несущая способность вырастает в 23,8%.

Стальная продольная арматуры обычно составляет 1-3% от площади поперечного сечения колонны. Ее наличие позволяет увеличить не только прочность, но и обеспечить транспортирование и сбор ж/б колонн.

Область распространения

и простейшие конструкции ж/б колонн

рисунок с телефона

Железобетонные колоны:

А)сплошная, постоянного сечения по высоте Б) решетчатая, постоянного сечения по высоте.

Ж/б колоны как и стальные обладают большой несущей способностью, они широко применяются в промышленном, гражданском и с/х строительстве в качестве элементов каркасов зданий сооружений и отдельных опор.

Могут изготавливаться монолитными и сборными.

Наиболее простым и широко распространенным примером такой колонны является колонна квадратного сечения.

Колона выполняется обычно сплошного сечения, при больших длинах и нагрузках они могут быть решетчатыми. По высоте постоянного и переменного сечения. 

01.02.2012

Понятие о расчёте деревянных стоек составного сечения.

В практике проектирования деревянных конструкций встречаются следующие типы сжатых стержней: Стержни-пакеты (составленных из нескольких элементов непосредственно примыкающих друг к другу по всей длине (см рис 5,14 а)) стержень с короткими прокладками (5,14 б) решетчатые стержни (5,14 в)

Для составного стержня из пакета досок при расстоянии между болтами вдоль элемента не более 7 толщин одной доски, определенную гибкость определяют по формуле

(λ)пред=(мю) у(λ)у  (формула 5,11)

Λ у – гибкость всего стержня относительно оси у у

(мю) у – коэфφциент учитывающий податливость соединений

(мю) у = (корень 1+Кс bhnш/lo2 nc   (формула 5,12)

bh- ширина и высота поперечного сечения элемента, в см;

l₀ – расчетная длина элемента в м;

Кс – коэфφциент податливости соединений;

nш – расчетное количество швов в сечении элемента;

nc – расчетное число срезов в одном шве на 1м элемента.

Податливость соединений уменьшает несущую способность стержней, при соединениях, выполненных на клеях податливость отсутствует.

Рисунок  с телефона 01.02.2012

30.01.2012

Расчёт деревянных стоек

цельного сечения.

Центрально сжаты деревянные элементы

а)ослабления не выходит за кромки; б)ослабления симметрично выходит за кромку;

Базовая форма расчета центрально-сжатых элементов на устойчивость (ф 5,2) для деревянных стоек из цельной древесины принимает вид запись на листке 1 (52 б)

Б)При гибкости запись на листке 2

* если ослабление отсутствует принимаю Fрасч =F

* если ослабления выходят на кромки элементаFрасч=Fнт

*если ослабления не выходят на кромки элемента (рис. а) площадь ослабления превышает 25% от площади брутто.

Запись 3)

Площадь ослабления не превышает 25% от площади Брутто Fрасч=

Rc –расчетное сопротивление древесины на сжатие

Для сосны и ели табл. 2,4

Для других пород древесины расчетное сопротивление определяют с помощью коэфφциента перехода mn тал.2,5 на которой умножают расчетное сопротивление табл. 2,4

Гибкость сжатых элементов (λ) ограничивается предельной гибкостью для стоек (λ) пред = 120 мм.

Запись 4

Расчёт на прочность.

Общий порядок деревянных стоек при подборе сечения (тип1)

1. определяют нагрузку приходящуюся на стойку.
2. Устанавливают расчетную схему стойки.
3. Определяют расчетную длину стойки.

L0=(мю)l

1. Принимают породу древесины и ее сорт.
2. Определяют расчетное сопротивление древесины на сжатие lc:

a)      Для сосны и ели  расчетное сопротивление

b)      Для других сортов древесины расчетное сопротивление сжатию применяется расчетное сопротивлению c учетом коэфφциента М N

1. Задаются коэфφциентом продольного изгиба в пределах ϕ=0,6 – 0,7
2. Из формулы 5,2б определяют требуемую площадь поперечного сечения стойки

Fрасч(больше или равно)n/ϕRc

1. По найденной площади назначают размеры поперечного сечения:

a)      Требуемые размеры сторон для квадратного сечения: а=(корень Fрасч);

b)      Требуемый диаметр для элементов круглого сечения: d=(корень 4Fрасч/(пи).

1. Определяют радиус энерции r (табл. 5,2) и проверяют условия 5,3 б ограничивающую гибкость (λ = l0 /r(меньше или равно) (λ предельная),

где (λ предельная – 120 для стоек)

1. Принимают устойчивость принятого сечения.

Коэфφциент продольного изгиба определяются по формулам 5,9 и 5,10

N/ϕ Fрасч (меньше или равно) Rc

1. Проверяют прочность деревянной стойки N/Fnt (меньше или равно) Nc

26.01.2012

Расчет деревянных стоек

Область распространения деревянных стоек и их простейшей конструкций.

Фотка с телефона 1  26.01.2012

Деревянная стойка в ригельно-стоечной системе: а) конструкция и ее расчетная схема;

б) сечение сплошной стоек; 1- стойка; 2- прогон, 3-лежень; 4-штырь; 5-скобы.

Деревянные стойки колонны применяются при строительстве деревянных домов с/х сооружений, складов временных зданий в качестве опор для материала при изготовлении монолитных ж/б конструкций. Деревянные стойки при небольших нагрузках выполняется из цельной древесины и составного сечения при значительных нагрузках.

Составные стойки выполняют, соединяя отдельные ветви на гвоздях, болтах, клеях.

Наиболее простым и чаще встречающимся примером деревянных балок являются цельные (сплошные) стойки круглого сечения в виде бревна, или квадратного сечения из бруса, что отвечает требованиям экономии материала при центральном сжатии.

При значительных нагрузках можно выполнять стержни деревянных колон – стоек составного сечения.

Особенности работы деревянных стоек под нагрузкой.

Фотка с телефона 1 26.01.2012

Сжатые деревянные стойки теряют несущую способность по 2 причинам:

(Продолжение темы 30.01.2012)

• В результате потери общей устойчивости
• и при потери прочности.

Стержни составного сечения:

а) стержень пакет из досок, б) стержень с короткими прокладками, в) стержень со сквозной решеткой.

Особенности структуры связанной с природным происхождением древесины, ее волокнистым строением и наличием пороков (сучковатость, неоднородность) приводит к характерным разрушение деревянных стоек, появлению в низ вертикальных трещин и разрешению волокон.

Деревянные стойки имеют ослабления, (отверстия, врезки) в результате чего может произойти разрешение.

25.01.2012

Понятие о расчете сквозных

 и центарльно-сжатых колонн

рис 1                                      а                                                                    б

а- решетка без уголков, б соединение ветвей планками

1. Ветвь колоны 2 соединительная решетка

Сквозные колоны

При большой высоте колонны габаритный размер его поперечного сечения должны увеличиваться.

Сквозные центрально-сжатые колоны выполняют из 2-х или 4-х ветвей из швелереров или двутарвов.

Сечение их 4-х уголков применяются, когда требуется выполнить колону большой длинны.

Равноустойчивость колоны в обеих плоскостях (по главным осям) достигается путем раздвижки путей на необходимое расстояние.

Колоны с соединительными планками более просты в изготовлении и применяются при расстоянии между ветвями до 0,8 м.

При больших размерах сечения применяют соединительные решетки из уголков.

Расчет устойчивости сквозной колоны проводят относительно оси х х у у, при этом коэфφциент продольного изгиба относительно свободной оси (не пересекающиеся ветви колонны) определяют по придельной гибкости (λ ф) учитывающая податливость ветвей между планками и решеткой из уголков. В составных стержнях с решетками помимо расчета стержня на устойчивость следует проверять устойчивость ветвей на участках между узлами требуется выполнить расчет соединительных планок или решеток и прикрепляющих их сварных швов.

23.01.2012

Предельные гибкости сжатых элементов.

Обозначения, принятые в таблице запись на листке 1

Правила конструирования

центрально-сжатых стальных колонн.

Фотка с телефона 23.01.2012

Стержни колонн передают нагрузку от оголовка на базу.

Условия равноустойчивости отвечают сечения в виде трубы. В таких стержнях трудно предохранять внутреннюю поверхность от коррозии.

При проектировании мощных колонн большого сечения необходимо устанавливать поперечные ребра жесткости.

Рационально использовать широкополочных прокатных двутавров или следует выполнять сечение в виде сварных двутавров.

Оголовки центрально-сжатых колонн оголовок является верхней частью колоны он служит для восприятия нагрузок от вышележащей конструкции и передачи из на стержень.

В оголовках тяжело нагруженных колонн обычно подлежат расчёту: толщина опорного листа, длинна рёбер жесткости и прикрепляющиеся из угловые сварные швы.

В сплошных колонах опорный лист оголовка усиливают ребрами жесткости, которые препятствуют изгибу опорного листа и одновременно способствуют включению в работу всего расчетного сечения колоны.

Для центрирования нагрузки к опорному листу могут привариваться опорные (центрирующие) пластинки, шириной до 100 мм.

1 Запись на листке 24.01.2012

Для предварительных расчетов модно принять произведение  запись на листке 2 и размеры размерной плиты можно определить по формуле:

Запись на листке 3

Где N – расчет  на усилие в колоне; Rb – призменная прочность бетона; ню b2 – коэфφциенты условия работы бетона

Фото с телефона база сплошных центрально-сжатых колонн

21.12.2011

Расчёт центрально-сжатых стальных

 колонн сплошного сечения.

При расчете стержня колонны строительные нормы предписывают выполнение следующих расчетов:

• По прочности
• По потери общей устойчивости, а также при этом необходимо ограничивать гибкость

Расчет прочности выполняется по формуле 51А

(Запись в на листке1)

Размеры сечения стержня принимают из расчета на устойчивость.

Расчет на устойчивость выполняют по формуле 52А

Нормальное напряжение в сечении колоны

(Запись на листке 2 )

Независимо от расчета на прочность и устойчивость нормы ограничивают небольшую гибкость стержня колоны, которая должна быть не больше предельной.

Проверка гибкости выполняется по формуле 53Б

(Запись на листке 3)

Общий порядок подбора сечения стержня колонны (тип 1)

1)      Определяют нагрузку на колонну;

2)      Устанавливают расчетную схему;

3)      В зависимости от расчетной схемы находят расчетную длину колонны по формуле 54.

Расчетная длинна колоны (запись на листке 4)

4)      Назначают тип поперечного сечения стержня колонны: труба, прокатный двутавр, составное сечение из прокатных проφлей.

5)      Принимаю сталь для колоны: выбор стали зависит от конструкции колонны, величины нагрузок, климатического района и условий эксплуатации и экономического обоснования.

6)      Для принятой стали выбирают расчетное сопротивление по пределу текучести Ry;

7)      Определяют коэфφциент предела колоны (запись на листке 5 )

8)      Определяют требуемую площадь поперечного сечения стержня, требуемая площадь сечения находится по формуле 52. (запись  на листке 6)

19.01.2012 

9) определяют требуемый радиус инерции, подставляя в уравнение принятую гибкость

Запись на листке 7

9)      По найденной площади и радиусу инерции пользуясь сортаментом найденных элементов, принимают сечение стержня колоны.

Запись на листке9

Для сварных колонн, выполняемых из стальных листов сечение следует обозначить: высота сечения колоны в виде двутавра принимается в пределах запись на листке 9

Ширина b принимается равной высоты сечения h

Толщина пояса tf принимается в пределах 10 – 40 мм

Толщина стенки – tw применяется в пределах 6-18 мм

Рисунок на листке 10

Доля полюсов 80%

На стенку 20%

Найти площадь поясов.

Запись на листке 11

Найти площадь стенки

Запись на листке 12

Толщины поясов и стенки можно определить по формуле:

Запись на листке 13 минус толщина пояса: запись на листке14 толщина стенки

08.12.2011

Расчет центрально сжатых колонн (стоек)

общие подходы.

М≥Ф

M A

Ф - Наименьшая вероятная несущая способность сечения., которая зависит от расчетного сопротивления R и площадью поперечного сечения А.

(Рисунок) Распределение напряжений в сечении колонны при центральном сжатии.

Формула для расчета центрально сжатых колонн: формула 5.2

N≤jRA 

Формула 5.2  можно использовать в расчетах на устойчивость.

N≤RA 

Коэфφциент продольного изгиба j

Гибкость стержня в колонны  l

Коэфφциент, зависящий от способа закрепления концов стержня

Таблица 5.1 (обозначение)

А) шарнирное закрепление верхнего и нижнего закрепления верхнего и нижнего концов стержня;

Б) верхний конец стержня закреплен шарнирно, а нижний защемлен;

В) защемление верхнего и нижнего концов стержня;

Г) верхний конец стержня не закреплен, а нижний защемлен;

Д) верхний конец стержня закреплен шарнирно на упруго подвижной опоре, а нижний конец стержня защемлен.

i - момент инерции сечения стержня;

А – площадь сечения стержня;

10.12.2011

Коэфφциент расчетной длины «ню» при расчете деревянных конструкций отличается от коэфφциентов, принятых при расчете стальных конструкций, так как учитывает, что из-за усушки древесины невозможно обеспечить полное защемление концов деревянных стержней.

В формуле 5,3

Формула для определения характеристик сечения.

11.11.2011

Конструктивная расчетная схема консоли

(консольная балка).

конструктивная схема

Расчетные схемы; Va2- реактивный фактор; Ioп- глубина заделки; На – реактивный фактор

Ма – опорный момент, такую опору принято принимать жесткой заделкой.

С точки зрения статики такая опора характеризуется тем, что дает 3 реактивными факторами, причем величины реакции Va1 и Va2 зависят от глубины заделки.

15.11.2011

Колоны, конструктивные и расчетные схемы.

Жесткое крепление балки к стальной колоне. (Рисунок)

1. Колонна;
2. Балка;
3. Опорный столик колоны;
4. Болты и гайки.

Балка через опорное ребро передает нагрузку на опорный столик колонны. А жесткое присоединение балки к колоне обеспечивается болтами (которые исключают поворот сечения).

Железобетонные колоны.

Колоны жестко заделываются в стакане фундамента с помощью монолитного бетона, что дает основание считать нижнюю часть колонны жестко заделанной на уровне обреза фундамента.

Заделка железобетонных колон в фундаментах (рисунок)

А) жесткая при значительных размерах фундамента

Б) шарнирная при небольших размеров фундамента и мощной колонне.

1. колона;

2. фундамент

3. заделка стыка бетоном.

4. расчетная схема колоны.

(рисунок)

Шарнирное опирания стропильной ж/б арки на колонну.

А) схема опирания;

Б) расчетная схема опирания балок на колонну. И колона на балку.

26.11.2011 (Продолжение темы)

(рисунок)

Жесткое соединение ж/б ригеля с колонной.

1)      Колонна; 2) ригель; 3) закладные детали колонны; 4) закладные детали ригеля; 5) монтажный сварочный шов, соединяющий закладные детали; 6) выпуски арматуры из ригеля; 7) выпуски арматуры из колонны; 8) арматурные коротыши-стержни, привариваемые к выпускам арматуры ригеля колонны; 9) стык выполненный ванной сваркой.

4,20

Соединение деревянной балки  с прогоном.

 (Рисунок с телефона)

1. Прогон 2. Стойка. 3. Лежень. 4. Шип. 5 скоба

(рисунок)

Шарнирное опирания стропильной ж/б балки.

1)      Балки; 2) колонна; 3) опорная плита колонны; 4) закладные детали балки; 5) болты (гайки не показаны).

А) Схема опирания; Б) расчетная схема опирания балок на колонну  и колоны на балки.

28.11.2011 (продолжение темы)

Соединение кирпичной колонны с балкой и фундаментом

(Рисунок)

А) конструктивная схема столба; Б) расчетная схема столба.

1 балка; 2 колонна; 3 фундамент.

Кирпичные колоны опираются внизу на фундамент и на них свободно опираются балки. Значит оба конца колонны являются шарнирными.

Отпирание лестничного марша на лестничные площадки.

(рисунок)

Сделать расчетную схему для ж/б лестничного марша

07.11.2011

Вариант отпирания балки в период строительства.

Рисунок (07.11.2011) рис 1

А)Конструктивная схема

Б)Расчетно-радиальная схема

В)Расчетно-реальная схема

Если балка опирается на стены в период строительства, то расчетная схема будет считаться в соответствии с принятыми упрочнениями. При отсутствии трения балка превращается в механизм, который начинает, двигается под действие горизонтальной нагрузки и поэтому не может быть конструкцией.

(Рис2)

Балка на 2-х опорах может иметь 1 свободный конец, тогда участок балки длинной «а» - расположенной за опорой будет называться концолем.

Опоры, показанные на приведенных рисунках применяют для сравнительно коротких балок.

Опоры большепролетных конструкций.

Она обеспечивает свободную температурную деформацию.

Рисунок (3)

31.10.2011

Конструктивная  и расчетная схема.

Балки.

Схема балки в которой отражены материал, формы и размеры сечения, а так же специальные устройства (анкеры, болты, приварка) будем называть конструктивной схемой балки.

В конструктивную схему по ряду причин не дают возможность определить реакции опор и внутреннего усилия балки.

a)      Балку заменим ее геометрической осью, т.е. линией, проходящей через центр тяжести поперечных сечений. Это позволяет не рассматривать материал форму и размеры сечения, считая, что реакция и внутренние усилия от них не зависят. А зависят только от нагрузок, действующих на балку.

б) Сила давления балки на опору F -  в центре опорной поверхности.  Давление балки на опору p равномерно распределено по всей опорной поверхности. На самом деле оно передается не равномерно, но учесть это трудно.

в) расстояние между серединами опорных участков считается расчетной длиной балки.

Io=1-2(Ion/2)-2б (длина опорного участка балки)

Схема определения расчетного пролета.  (Рис)

7.11.2011.

Таким образом, расчетная схема любой конструкции вообще и балки в частности это идеализированное изображение конструктивной схемы незначительно влияющей на точность расчета.

По геометрическими признаками подразумевается количество независимых перемещений рассматриваемого сечения в данном случаи концов балки. Под статическими признаками подразумевается количество реактивных опорных усилий.

Схема шарнирно подвижной опоры (рис)

А) конструктивная схема;     Б) расчетная схема;

1- балка для приложения силы F

2-балка после приложения силы F

3 – шарнир и опорный стержень

4- опорный стержень

Vb - реакция

а и b – торцевое сечение.

Схема шарнирно-неподвижной опоры

Вариант опирания балки на кирпичные стены (рисунок)

1.Фактическая схема;

2.Деформированная схема;

В. расчетная схема г – расчетная схема применяемоая для расчетов.

А) конструктивная схема;     Б) расчетная схема;

1- балка для приложения силы F

2- балка после приложения силы F

3 – шарнир

4- опорный стержень

Конструктивная схема опоры А характерна тем, что препятствует вертикальному и горизонтальному перемещению и допуская поворотному сечению с и d на опоре «φ2»

Единицы измерения используемые

при расчетах строительных конструкций

ϒ=P*g  - Ускорение свободного падения

g=9.81 м/сек2

1кПа = 1кН на м2

1мПа=1000 кПа

0,1 кПа=1 кН/сек2

Плотность железобетона P=2500кг/м3

Ускорение свободно падения ϒ=P*g  =2500*10=25кН3

Находим объем колоны

Определить нагрузку от собственного веса железобетонной колоны по следующим данным:

Сечение колоны bh=300х300 мм

Высота l= 4.5 м

Находим объем колоны

Решение:

V=bhl=0.3-0.3*4.5=0.405 м3

Второй вариант

Nn=Vϒ=0.405*25=10.125кН

Коэфφциент надежности по нагрузкам.

Определяем расчетную нагрузку от собственного веса колон

3) ϒf=1.1

N=Nn*ϒf=10.125кН*1,1=11.138кН.

Балка

Масса m=1.5 т определить нагрузку от собственного веса балки.

Решение:

N=mg=1.5*10=15кН

Второй вариант

Определить расчетную нагрузку.

N=Nnϒf=15*1.1=16.5кН

25.10.2011.

Нормативные временные нагрузки

При проектировании стоит учитывать нагрузки

Статистические нагрузки определяются по формуле :

Wn=W0*KC

Wо –скоростной напор ветра применяемый на высоте 2 метра;

K- коэфφциент учитывающий изменение скоростного напора ;

C – аэродинамический коэфφциент или коэфφциент обтекания;

We – нормальное сопротивления;

Wf – сила трения.

Wi – нормальное давление.

Wx - Сопротивление сооружению.

Wm- нормативное значение средней.

На высоте Z следует применять по формуле:

Wm=Wo*Kc

Определение аэродинамических коэфφциентов С (таблица)

Расчетные временные нагрузки

Коэфφциент определяемы для

ᴪ -

Cq – это вес снегового покрова на м2 в горизонтальной проекции земли

М- Коэфφциент перехода отвесности снегового к нагрузка

Коэф. м учитывает, что на крутых кровлях.

Сочетание нагрузок:

А) основные сочетания нагрузок «а» состоят из постоянных длительных и коротко временных нагрузок.

Б) Особые сочетания нагрузок: состоящее из постоянных, длительных и возможно коротковременных.

При основном сочетании принята 1 коротко временная нагрузка – она применяется без уменьшения. Если 2 и более они домножаются до коэфφциента 0,9. А длительные нагрузки до 0,95.

18.10.2011

Каменная кладка.

Диаграмма деформации каменной кладки при сжатии.

1 – зона упругих деформаций;

2- зона пластических деформаций;

Ru средний предел прочности сжатию кладки;

tgϕ₀=E₀ - Модуль упругости;

ϒс- Коэфφциент условия работы

Нагрузки бывают: статические и динамические.

Статические прикладываются постепенно или плавно (без ускорения) примером является стены или фундамент здания.

Динамические нагрузки (с ускорением или ударные) Пример: при забивки свай.

Классиφкация нагрузок действующих на строительные нагрузки.

Арматура

Арматуры в железобетонных конструкциях применяются от типа конструкций, а так же наличия предварительного напряжения и еще условий эксплуатации зданий и сооружений.

В качестве ненапрягаемой арматуры следует применять стержневая арматура класса Ат –IVC  - для продольной арматуры.

Стержневую арматуру А-IIIи Ат-  IIIC- для продольной и поперечной арматуры.

Арматурную проволоку класса Bр –I – для поперечной и продольной арматуры.

Поперечная арматура А-II и АС-II  - предназначена для поперечной арматуры, а так же для продольной арматуры.

Другие виды арматуры могут быть не использованы стержневая арматура класса А- IV Aт-IV Aт –IVK

Для продольной арматуры в вязаных каркасах и сетках. Стержневую арматуру класса A-V, Aт-V, АтVK, Ат-VCK,  АIV , Ат IV Ат-VII–для продольной сжатой арматуры, а так же для продольно-cжатой и растянутой арматуры, т.е. при смешенной.

Ат 3С

Виды классов сваренных арматур.

Характер работ арматурных сталей под нагрузкой

Диаграмма для стали

Сталь – мягкая арматурная сталь

Арматурная сталь с условным пределом текучести

Предел текучести таких сталей применяется равным напряжение, при к

от тором остаточная деформация составляет 0,2

Арматурная сталь с линейной зависимостью «ку» к «йе» почти до разрыва

Таблица 2.2

**при применении проволоки в вязаных каркасах.

*в сварных каркасах для омутов каркасов А-III.

Rs – при работе на растяжение

Rsc- при работе на сжатие.

RSw-для арматуры поперечных стержней.

Es – модуль упругости.

Модуль упругости арматуры.

Железобетон.

Железобетон является комплексным строительным материалом, в котором совместно работает бетон и стальная арматура.

Для железобетонных конструкций применяется конструкционные бетоны:

Бетон – тяжелый и средний плотности, т.е. 2.200 кг и 2,500 км/м3;

Мелкозернистый – обычно бывает средней плотности свыше 1800 кг/м3;

Легкий бетон плотный и поризованной структуры;

Ячеистый автоклавного и неавтоклавного твердения.

Специальный бетон(напрягающий)

Диаграмма напряжения деформации бетона.

При железобетонных конструкций не допускается применять тяжелый и мелкозернистый бетон, по прочности на сжатие ниже в7,5

Легкий бетон по прочности на сжатие ниже в3,5

А для однослойных  и ниже в5,6

На сжатие бетона работает лучше, чем на растяжение.

Tga=Eb – модуль упругости бетона

Расчетное сопротивление бетона снижается или повышаются, путем умножения их значения на коэфφциента условий работы бетона.

Сортамент

11.10.2011

Древесина.

Деревянная конструкция выполняется из лесоматериалов хвойных и лиственных парод, которые делятся на круглые – (бревна) и пиленые (пиломатериалы) строительная фанера.

Бревна поставляются диаметром 140 -240 мм, длинна от 4 до 6,5 м, с градацией через 0,5 м.

Пиломатериалы поставляются шириной от 6 до 250 мм, а толщиной 16 и 250 мм, а длинна 6 или 6,5 м.

Наибольшее применение находят листы фанеры, толщиной 8 , 9 ,12 мм.

Работа древесины зависит от вида загружения (растяжение, сжатие, изгиб смятие и скалывание)

Направления действия усилия по отношению к действием волокон древесины длительность приложения нагрузки. Пароды древесины и других факторов.

Пороки древесины:

Сучки;

Трещины;

Древесина подразделяется на 3 сорта:

Наиболее качественная древесина относится к первому сорту.

Работа древесины сосны на растяжение и сжатие.

Условия эксплуатации отличающихся от стандартных. Принято для определения расчетных соединений учитывается умножением расчетных сопротивлений на коэффициент условия работа mi .

mt – учитывает влияние повышенных температур.

md – учитывает влияние длительных нагрузок;

mо учитывает наличие ослабления;

модуль упругости древесины вдоль волокон Е=10 000 Па

модель упругости принято умножать на коэффициенты.

Модуль упругости приведены в СНиПе

Железобетон.

Железобетон является комплексным строительным материалом, в котором совместно работает бетон и стальная арматура.

Для железобетонных конструкций применяется конструкционные бетоны:

Бетон – тяжелый и средний плотности, т.е. 2.200 кг и 2,500 км/м3;

Мелкозернистый – обычно бывает средней плотности свыше 1800 кг/м3;

Легкий бетон плотный и порезованной структуры;

Ячеистый автоклавного и неавтоклавного твердения.

Специальный бетон(напрягающий)

Диаграмма напряжения деформации бетона.

При железобетонных конструкций не допускается применять тяжелый и мелкозернистый бетон, по прочности на сжатие ниже в7,5

Легкий бетон по прочности на сжатие ниже в3,5

А для однослойных  и ниже в5,6

На сжатие бетона работает лучше, чем на растяжение.

Tga=Eb – модуль упругости бетона

Расчетное сопротивление бетона снижается или повышаются, путем умножения их значения на коэффициента условий работы бетона.

Арматура

Арматуры в железобетонных конструкциях применяются от типа конструкций а так же наличия предварительного напряжения и еще условий эксплуатации зданий и сооружений.

В качестве ненапрягаемой арматуры следует применять стержневая арматура класса Ат –IVC  - для продольной арматуры.

Стержневую арматуру А-IIIи Ат-  IIIC- для продольной и поперечной арматуры.

Арматурную проволоку класса Bр –I – для поперечной и продольной арматуры.

3.10.2011

Болтовые соединения.

Виды болтов, применяемых в строительных конструкциях.

Болтовые соединения конструкций появились раньше сварных. Простота соединения и надежность в работе способствует широкому распространению в строительстве и при монтаже строительных конструкций.

Рисунок 1 болт с шайбой или гайкой

Однако болтовое соединение более металлоемки, чем сварные, так как имеют стыковые накладки, а отверстие от болтов ослабляют сечение элементов.

В строительных конструкциях применяют болты грубой, нормальной, повышенной точности. Высокопрочные самонарезающие фундаментные (анкерные). Болт для соединения конструкции имеет головку. Гладкую часть стержня длинной на 2 -3 мм меньше толщины, соединяемого пакета и нарезную часть стержня, на которую надевается шайба и навинчивается гайка.

Рисунок 2 Самонарезающий болт.

Тип 1 диаметр 36 мм

Тип 2 = 30 мм

Болты грубой точности (класс точности С) нормальной точности (класс точности В). Для болтов грубой и нормальной точности отклонение диаметров могут достигать 1 и 0,52 мм (для болтов диаметром 30мм)

Изготавливаются из углеродистой стали горячей и холодной высадкой, иногда термообработкой.

Болты класса точности А ставят в отверстие просверленный на проектный диаметр собранных элементах.

Диаметр отверстий для таких болтов не должен отличатся более чем на 0,3 от диаметра болта.

Плюсовой допуск для диаметров болтов и минусовой допуск для отверстия не разрешается.

Поверхность болтов обтачивают строго для цилиндрической формы, болты класса точности С и В целесообразно применять в условиях  монтажа.

СНиП размещаю применять болты С и В в конструкциях из стали с приделом текучести 380 Н/мм2=38 кН/см2

Болты этих классов точности ставят в отверстие проделанное сверлением. Диаметр этих болтов должен быть на 2 – 3 мм больше диаметра болта. Разница в диаметрах болта и отверстиях облегчает посадку болтов и упрощает образование соединения.

Поэтому болты класса С и В не рекомендуется использовать в ответственных соединениях, работающих на сдвиг.

Понятия о расчете по предельном состоянии первой группы

Расчет по предельным состояниям первой группы называют расчетом по несущей способности (по непригодности к эксплуатации).

Цель такого расчета заключается в том чтобы предотвратить наступление любого из предельных состояний первой группы.

Предельное состояние конструкций (зданий) подразделяются на 2 группы:

1 группа – по потери несущей способности или непригодности к эксплуатации. Состояние относящееся к этой группе считается предельными.  В худшем случаи, если она разрушилась.

2 группа – по непригодности к нормальной эксплуатации.

Нормальной называется такая эксплуатация здания или конструкция, которая соответствует нормам и правилам технологически бытовых условий.

К предельным состоянием первой группы относятся:

• Общая потеря устойчивость формы
• Потеря устойчивости положения
• Хрупкая вязкое разрушение
• Разрушение под воздействием силовых факторов

Несущая способность конструкции считается обеспеченной, если удовлетворяется равенством N≤Ф

N – расчетные, т.е. небольшие возможные усилия.

Ф – наименьшая возможная несущая способность сечение элемента (сжатие, растяжение);

Ф=(R*A)

R – расчетное сопротивление материалов;

А – геометрический фактор (при изгибе).

Q=R

Q- нормальное напряжение сечения конструкции;

Понятие о расчете по предельным состояниям второй группы.

Цель этого расчета не допустить ни одного из предельных состояний второй группы.

f≤fис

f- это определенная из расчетов деформации конструкция.

f ис – это предельная деформация конструкций.

Для балок предельный прогиб, который осуществляется с требованиями СНиП 20107-85, а для основания здания предельная величина осадки принимается по СНиП 20201-83

Предельным состоянием второй группы относится образование трещин, допустимы в некоторых ж/б и каменных конструкциях, ширина и прогибы просчитывается нормами.

Нормативные и расчетные значения сопротивления и материалов нагрузок.

Rn- нормативное сопротивление материала, которая представляет собой основной параметр сопротивления материалов. (Внешними воздействиями)

Rn  - это контрольная или браковочная характеристика сопротивления материалов с обеспеченностью 0,95%

R=Rn/лямда м

Лямда м – это коэффициент надежности по материалам. Учитывает возможные отклонения сопротивления материала в неблагоприятную сторону.

В расчетном сопротивлении стоит применять …

Лямда с – это коэффициент условия работы, учитывает особенности работы материалов, элементов конструкций а так же зданий и сооружений (учет температур, влажности, агрессивности среды)

Mn – нормативная нагрузка, которая рассчитывается по проектный размерам конструкций или со СНиП.

Лямда f – это коэффициент надежности по нагрузкам, учитывает возможное отклонение нагрузок в неблагоприятную большую или меньшую сторону от нормативных значений.

ʎ m – коэффициент надежности по ответственности, которая учитывает экономические социальные экологические последствия.

Сервисная нагрузка Mser и сервисная сопротивления считается расчетным по расчетам предельных состояний второй группы.

Учет расчетных и нормативных характеристик материалов, нагрузок по 1 и 2 группе предельных состояний.

3.02.2011

Рамные покрытия.

По затрате металла арки при оперении их непосредственно на фундаменты оказываются более выгодными, чем рамы или фермы.

 В покрытиях зданий применяют арки различных систем и очертаний. Различают арки двухшарнирыне, трехшарнирные, безшарнирные и арки с затяжкой.

Наиболее распространенные в покрытиях являются друхшарнирные арки; они достаточно экономичны по расходу металла, просты в изготовлении и монтаже. Вследствие свободного поворота арок в опорных шарнирах они могут легко деформироваться, благодаря этому существенного увеличения напряжений от температурных воздействий и осадок опор в них не возникает.

При слабых грунтах в основаниях фундаментов или при оперании арок на стены, распор можно воспринимать затяжкой, расположенной в уровне опорных шарниров.

Для увеличения полезной высоты помещения (при опирании арок на стены), затяжку целесообразно ставить несколько выше опорных шарниров.

Очертание арок зависит от вида нагрузки, пологости арки и конструкции стенового ограждения.

Очертание оси арки обычно выбирают близким к линиям давления.

 По конструкции различают сплошные и сквозные (решетчатые арки). Сплошные арки обычно делают сварными с сечением в виде широкополочного двутавра с постоянной высотой по длине.

Высоту сечения арок назначают в пределах 1,50 – 1,80 в пролетах. Иногда из-за архитектурных соображений сплошные двухшарнирные арки проектируют переменной по длине высоты (серповидные арки).

Структурные покрытия

Плоские структуры представляют собой стержневые конструкции, состоящие из двух сеток (поясов) и соединительной решетки, расположенной в пространстве.

Структуры  благодаря пространственности и частому расположению ячеек (поясов) обладают повышенной жесткостью по сравнению со стропильными фермами, поэтому высота структур может быть меньше высоты стропильных ферм и принимается в пределах 1/15 – 1/25 пролета.

Частая сетка узлов структур создает хорошие условия для применения к кровли беспрогонных настилов и мембран.

Однотипность стержней и узлов свойственность структурным конструкциям создает предпосылки к поточному производству элементов конструкций и удешевлению их заводского изготовления.

Структуры, применяемые в строительстве  можно подразделить на 2 группы:

К первой группе относятся системы с геометрически изменяемой сеткой поясов способной воспринимать только изгибающие моменты.

Примерами таких структур могут служить ортогональные системы с поясными сетками из квадратных ячеек и треугольно-гексагональная система, имеющая шестиугольную верхнюю сетку поясов и треугольную нижнюю.

Ко второй группе относятся системы с геометрически не изменяемой сеткой поясов способные воспринимать помимо изгибающих и крутящие моменты. К ним относятся системы с сетками из равносторонних треугольников и системой с поясными сетками из квадратных ячеек, но при условии усиления их диагоналями в угловых зонах.

Наиболее экономичной по расходу метала, является структура с поясными сетками из квадратных ячеек, но при условии усиления диагоналями она оказывается наиболее сложной в конструктивном отношении, трудоемкой в изготовлении и монтаже, поэтому в большинстве случаев предпочтение оттают наиболее простой по конструкции системе структуры с поясными сетками из квадратных ячеек. Жесткий диск кровли делает такую структуру в известной степени способной воспринимать и крутящие моменты.

По конструкции структуры практически однотипны, различаются лишь конструкцией пространственных узлов.

Важнейшей конструктивной задачей является создание типового и стандартного элемента -  стержня и пространственного узла структур.

Наиболее рациональным профилем является трубчатое сечение.

В структурах из трубчатых стержней расход металла на 15 -20% меньше, чем в структурах их прокатных уголков.

Угол наклона раскосов обычно принимают в пределах 40-50 градусов.

При этом в структурах пролетом до 50 метров размеры поясных ячеек получают в пределах 1,5 – 3 м, что позволяет устраивать безпрогонную кровлю.

10.02.2011

… покрытия являются основной областью применения структур. Структурными конструкциями можно перекрывать помещения квадратного, прямоугольного, треугольного, круглого и криволинейного очертания в плане.

Наиболее удобны однопролетные структуры на квадратном плане.

Устройством свесов за линией опор можно существенно уменьшить изгибающие моменты и облегчить конструкцию.

Структурную плиту можно подвесить с помощью вантов и тем самым уменьшить изгибающие моменты в структуре.

Большепролетные конструкции (структуры) целесообразно опирать на арки, расположенные по контурам зданий, освобождая, таким образом, стены от множества колон.

11.02.2011 

Висячие покрытия.

В висячих покрытиях основными несущими элементами являются нити (ванты или сплошные оболочки работающие на растяжение).

Для несущих нитей в висячих покрытиях применяют стальные изделия:

• Канаты
• Пучки
• Арматурные стержни

В зависимости от методов изготовления, различают канаты одинарной свивки в пряди - спиральные, двойной свивки – тросовые (тросы). Недостатком канатов как элементов висячих конструкций являются их сравнительно не высокий первоначальный модуль упругости, обусловленный витой структурой каната.

Поэтому для повышения первоначального модуля упругости и устранения неупругих деформаций, канаты подлежат обязательной вытяжке усилием 65 -75 % разрывного усилия каната в течение 0,5 – 2 часа.

В висячих покрытиях рекомендуется применять канаты, с металлическим сердечником изготовленные из проволоки диаметром не менее 1 мм и пределом прочности 1200 – 2000 мПа.

3.10.2011

Болтовые соединения.

Виды болтов, применяемых в строительных конструкциях.

Болтовые соединения конструкций появились раньше сварных. Простота соединения и надежность в работе способствует широкому распространению в строительстве и при монтаже строительных конструкций.

Рисунок 1 болт с шайбой или гайкой

Однако болтовое соединение более металлоемки, чем сварные, так как имеют стыковые накладки, а отверстие от болтов ослабляют сечение элементов.

В строительных конструкциях применяют болты грубой, нормальной, повышенной точности. Высокопрочные самонарезающие фундаментные (анкерные). Болт для соединения конструкции имеет головку. Гладкую часть стержня длинной на 2 -3 мм меньше толщины, соединяемого пакета и нарезную часть стержня, на которую надевается шайба и навинчивается гайка.

Рисунок 2 Самонарезающий болт.

Тип 1 диаметр 36 мм

Тип 2 = 30 мм

Болты грубой точности (класс точности С) нормальной точности (класс точности В). Для болтов грубой и нормальной точности отклонение диаметров могут достигать 1 и 0,52 мм (для болтов диаметром 30мм)

Изготавливаются из углеродистой стали горячей и холодной высадкой, иногда термообработкой.

Болты класса точности А ставят в отверстие просверленный на проектный диаметр собранных элементах.

Диаметр отверстий для таких болтов не должен отличатся более чем на 0,3 от диаметра болта.

Плюсовой допуск для диаметров болтов и минусовой допуск для отверстия не разрешается.

Поверхность болтов обтачивают строго для цилиндрической формы, болты класса точности С и В целесообразно применять в условиях  монтажа.

СНиП размещаю применять болты С и В в конструкциях из стали с приделом текучести 380 Н/мм2=38 кН/см2

Болты этих классов точности ставят в отверстие проделанное сверлением. Диаметр этих болтов должен быть на 2 – 3 мм больше диаметра болта. Разница в диаметрах болта и отверстиях облегчает посадку болтов и упрощает образование соединения.

Поэтому болты класса С и В не рекомендуется использовать в ответственных соединениях, работающих на сдвиг.