Диаграммы «напряжение σ (МПа)– деформация ε (%): а – малоуглеродистой стали; б – низколегированной стали.

Информация о документе:

Дата добавления: 15/12/2014 в 16:18
Количество просмотров: 25
Добавил(а): Вита Эллинская
Название файла: diagrammy_napryazhenie_mpa_deformaciya_a_malougler.doc
Размер файла: 662 кб
Рейтинг: 0, всего 0 оценок

Диаграммы «напряжение σ (МПа)– деформация ε (%): а – малоуглеродистой стали; б – низколегированной стали.

  1. Перечислите виды строительных конструкций. Укажите требования, предъявляемые к ним на стадиях проектирования, изготовления, транспортирования, монтажа и эксплуатации. Дайте определения понятиям «унификация» и «стандартизация» в строительстве.


Виды строительных конструкций:

  1. Фундаменты (ленточные, столбчатые, свайные, сплошная плита под здание).

  2. Перекрытия и покрытия:

а) из железобетона:

- по способу устройства - сборные, монолитные, сборно-монолитные;

- по конструктивному решению – балочные (сборные и монолитные главные и второстепенные балки, плиты), безбалочные (с капителями), плитные (сплошные, многопустотные и ребристые панели), кессонного типа;

б) по деревянным балкам;

в) по стальным балкам.

  1. Опоры (деревянные стойки, железобетонные и стальные колонны, каменные и армокаменные столбы).

  2. Лестничные марши и площадки (железобетонные, по деревянным и стальным косоурам).

  3. Стены (железобетонные сборные (стеновые панели) и монолитные), каменные, деревянные.

  4. Большепролетные конструкции (фермы, оболочки, арки, пространственные стержневые системы).

Требования к строительным конструкциям:

  1. Прочность – способность материала сопротивляться внешним силовым воздействиям.

  2. Жесткость – сопротивляемость деформациям (прогибам или поворотам).

  3. Устойчивость – сохранение формы конструкции.

  4. Долговечность – неизменяемость физико-механических свойств и других эксплуатационных качеств в течение заданного срока службы.

  5. Надежность – способность конструкции сохранять свои эксплуатационные свойства в течение всего срока службы сооружения, а также в период ее транспортировки и монтажа.

  6. Огнестойкость – характеризуется пределом огнестойкости, т.е. сопротивлением воздействию огня (в часах) до потери прочности или устойчивости.

  7. Необходимая теплоизоляция – для ограждающих конструкций.

  8. Возведение индустриальными методами – изготовление унифицированных типовых конструкций в заводских условиях с последующей установкой и сборкой на строительной площадке.

  9. Экономичность – суммарная стоимость строительных конструкций должна быть минимальной.

  10. Архитектурная выразительность.

При проектировании строительных конструкций должны быть учтены нагрузки, возникающие при изготовлении, транспортировке и монтаже конструкций (например, колонна при эксплуатации работает как центрально- или внецентренно сжатая, при транспортировке – на изгиб, при монтаже – на растяжение).

Унификацияпредполагает приведение многообразных видов типовых деталей к ограниченному числу определенных типов, единообразных по форме и размерам. При этом в массовом строительстве унифицируют не только размеры деталей и конструкций, но и основные их свойства (несущая способность, тепло- и звукоизоляционные свойства для панелей ограждения). Унификация деталей должна обеспечивать взаимозаменяемость и универсальность.

Стандартизация - наиболее совершенные типовые детали и конструкции утверждаются в качестве стандартов, т.е. образцов строго определенной формы, размеров и качества, обязательных как при проектировании, так и при заводском изготовлении. Документы, содержащие все данные о стандартах, называются ГОСТами, несоблюдение которых преследуется законом.




  1. Дайте определение понятию «предельное состояние конструкции». Укажите цели расчета строительных конструкций по первой и второй группам предельных состояний. Укажите цели расчета оснований по первой и второй группам предельных состояний. Приведите примеры.


Предельным состояниемназывается такое состояние конструкции, когда она перестает удовлетворять заданным требованиям эксплуатации или изготовления.

СНБ и СНиП предусматривают две группы предельных состояний:


- первая– по потере несущей способности или полной непригодности к эксплуатации;

Должно выполняться условие NФ,

где N– расчетные максимально возможные усилия, зависят от нагрузки, конструктивной схемы, способов соединения конструкций и т.д.;

Ф– наименьшая возможная несущая способность сечения элемента, зависит от прочностных свойств материала конструкции, формы и размеров сечения.


- вторая– по непригодности к нормальной эксплуатации (без ограничений и внеочередного ремонта).

Должно выполняться условие ffu,

где f– определенная из расчета деформация конструкции (перемещение, осадка, угол поворота сечения, прогиб и т.д.);

fu– предельная деформация конструкции, определяемая по СНБ или СНиП.


Цель расчета строительных конструкций по предельным состояниям первой группы– исключить возможность хрупкого, пластичного или усталостного разрушения конструкции, потери устойчивости формы (продольный изгиб) или положения в пространстве (опрокидывание, скольжение), вследствие чрезмерного раскрытия трещин в железобетоне.


Цель расчета строительных конструкций по предельным состояниям второй группы – не допустить возникновения чрезмерных деформаций и перемещений в конструкциях (прогибы, углы поворота, амплитуды колебания), а также образования и раскрытия трещин в железобетоне.


Цель оснований по предельным состояниям первой группы – не допустить наступления предельного состояния вследствие потери несущей способности.


Цель расчета оснований по предельным состояниям второй группы - не допустить возникновения чрезмерных осадок.


Например, подкрановая балка, оставаясь прочной и надежной в работе, может прогнуться больше, чем установлено нормами. Вследствие этого мостовому крану с грузом требуются дополнительные усилия, создается дополнительная нагрузка на его узлы, и ухудшаются условия нормальной эксплуатации.

Другой пример: при прогибе деревянных оштукатуренных поверхностей (потолка) более чем на 1/300длины пролета начинает отпадать штукатурка. Прочность балки при этом не исчерпывается, но нарушаются нормальные бытовые условия, и может возникнуть опасность для здоровья и жизни людей. К аналогичным последствиям может привести чрезмерное раскрытие трещин, которые допустимы в железобетонных и каменных конструкциях, но ограничиваются нормами.




  1. Приведите классификацию нагрузок и воздействий, действующих на конструктивные элементы и основания. Дайте определения понятию «грузовая площадь». Приведите примеры определения грузовой площади основных конструктивных элементов здания: плит перекрытия, балок, колонн, ленточных и столбчатых фундаментов.


Классификация нагрузок и воздействий:

  1. Постоянные (вес несущих и ограждающих конструкций, вес и давление грунтов).

  2. Временные:

а) длительные (вес стационарного оборудования; вес жидкостей, газов и сыпучих тел; нагрузки на перекрытие архивов, нагрузки от людей, животных, оборудования на перекрытия жилых, общественных и сельскохо­зяйственных зданий с пониженными нормативными значениями);

б) кратковременные (нагрузки от людей, животных, оборудования на перекрытия жилых, общественных и сельскохо­зяйственных зданий с полными нормативными значениями; ветровые, гололедные);

в) особые (сейсмические воздействия; взрывные воздействия; нагрузки, вызываемые резкими нарушениями технологического процесса, временной неисправ­ностью или поломкой оборудования).



Грузовая площадь– геометрическая площадь, с которой собирается нагрузка на рассчитываемую конструкцию.





























  1. Охарактеризуйте область применения металлических конструкций в современном строительстве. Перечислите преимущества и недостатки металлоконструкций. Укажите способы повышения долговечности металлоконструкций, перспективы дальнейшего развития металлических конструкций в строительстве.


Область применения металлических конструкций в зданиях и сооружениях различных типов с большими нагрузками (мостовые краны грузоподъемностью более 30 т), пролетами (более 30 м) изначительной высотой (высота колонн более 16 м).


Преимущества металлоконструкций:

1. Высокая надежность и долговечность вследствие их однородности и изотропности.

2. Высокая прочность, способность при малых сечениях воспринимать большие усилия.

3. Малая деформативность (модуль упругости стали Ест=2,06105 МПа – самый высокий из строительных материалов)

4. Высокая транспортабельность

5. Сплошность материала и герметичность соединений.

6. Индустриальность изготовления.

7. Высокая скорость монтажа благодаря простоте сварных и болтовых соединений.


Недостатки металлоконструкций:

1. Подверженность коррозии и как следствие повышение эксплуатационных расходов. Ежегодно теряется около 10% общего количества выплавляемых черных металлов.

2. Низкая огнестойкость (при t4000С для сталей и t2000С для Alсплавов начинается ползучесть металлов – развитие пластических деформаций при постоянной нагрузке).

3. Высокая стоимость.


Способы повышения долговечности металлоконструкций:

Способы защиты от коррозии:

1) конструктивные мероприятия;

2) введение легирующих добавок;

3) нанесение металлических покрытий на поверхность (гальваническим способом, горячим способом, металлизацией);

4) плакирование;

5) нанесение лакокрасочных покрытий.

Меры повышения огнестойкости:

- экранирование;

- окраска специальными самовспенивающимися от высоких температур лакокрасочными покрытиями;

- облицовка кирпичом;

- оштукатуривание наружных поверхностей;

- устройство спринклерного оборудования.


Перспективы дальнейшего развития металлических конструкций:

 расширение применения высокопрочных сталей, алюминиевых сплавов, атмосферостойких сталей, более эффективных профилей;

 изготовление типовых конструкций на автоматизированных поточных линиях;

 использование новых типов соединений, ускоряющих монтаж;

 использование быстровозводимых складывающихся систем – куполов, тентовых конструкций, ферм-структур;

 применение предварительно напряженных конструкций;

 укрупнение монтажных элементов с привлечением для их монтажа вертолетов.

  1. Охарактеризуйте механические свойства стали: прочность, упругость, пластичность. Изобразите диаграмму зависимости между напряжениями и относительными удлинениями центрально-растянутого элемента. Дайте определения понятиям: «предел пропорциональности», «предел упругости», «предел текучести», «предел прочности».


Прочность– способность стали сопротивляться внешним силовым воздействиям.


Упругость– свойство материала полностью восстанавливать свои первоначальные размеры после снятия внешней нагрузки.


Пластичность– способность материала получать остаточные деформации после снятия внешних нагрузок.


Диаграммы «напряжение σ(МПа)– деформация ε (%):

а – малоуглеродистой стали; б – низколегированной стали.








Относительное удлинение при разрыве характеризует пластичность металла и определяется по формуле

где l0и lk– соответственно длина образца до и после разрыва.


Пределом пропорциональности pназывают наибольшее напряжение, при котором остается справедливым закон Гука = Е , где Е = tg- модуль упругости.


Предел упругости – наибольшее напряжение, при котором образец полностью восстанавливает первоначальные размеры после снятия нагрузки.

Для большинства сталей пределы пропорциональности и упругости практически совпадают.


Предел текучестиy– напряжение, при котором начинают развиваться пластические деформации, а на диаграмме появляется площадка текучести.


Предел прочности u– напряжение, равное отношению наибольшей силы к первоначальной площади поперечного сечения образца, при котором образец начинает разрушаться.






  1. Укажите особенности расчета центрально-растянутых элементов металлических конструкций: определение центрально-растянутого элемента, схема работы, область применения, расчет на прочность. Понятие о гибкости центрально-растянутого элемента, причины ее ограничения. Понятие о предельно допустимой гибкости, ее значения для различных конструкций.


Центрально растянутымиэлементами считаются такие, в которых точка приложения и направление растягивающей силы совпадают с линией, проходящей через центр тяжести поперечного сечения стержня (ось элемента).



Схема работы:

а — центрально растянутый элемент;

б — то же, ослабленный.









Область применения– затяжки арок, подвески, растянутые раскосы и пояса стропильных, подстропильных и связевых ферм


Расчет на прочность:

Для конструкций, работа которых возможна после достижения металлом предела текучести, расчет следует выполнять по формуле:


где Аn— площадь поперечного сечения нетто. В элементах, ослабленных отверстиями (для заклепок или болтов), в расчет следует вводить площадь поперечного сечения нетто, то есть за вычетом площади ослабления Аn=А-Ао(схема работы б).

Гибкостьцентрально-растянутого элемента:

где lef— эффективная длина элемента, зависящая от условий закрепления и других факторов; i—радиус инерции сечения.

Рассчитанная по формуле гибкость не должна превышать предельно допустимойгибкости. Это объясняется тем, что очень гибкие элементы под действием собственного веса могут провисать, а при динамических воздействиях испытывать колебания с большой амплитудой.

При статических нагрузках предельная гибкость в зависимости от типа элементов конструкций не должна превышать 300…400, а при динамических нагрузках – 150…350.


  1. Укажите особенности расчета центрально-сжатых стальных элементов: определение центрально-сжатого элемента, схема работы, область применения, расчет на прочность и устойчивость. Дайте понятие о расчетной длине сжатых элементов, коэффициенте продольного изгиба, понятие о гибкости, предельной гибкости.

Центрально-сжатымиэлементами считаются такие, в которых точка приложения и направление сжимающей силы совпадают с линией, проходящей через центр тяжести поперечного сечения стержня (ось элемента).

Схема работы:

а — центрально сжатый элемент;

б — то же, ослабленный.

Область применения– стойки, колонны, центрально сжатые элементы стропильных и подстропильных ферм, стержни пространственных конструкций.

Сжатые элементы стальных конструкций рассчитывают на устойчивость и прочность (в том случае, если сечение элемента ослаблено отверстиями).

Расчет на прочностьвыполняют по формуле

где N– расчетная продольная сила при сжатии, An– площадь поперечного сечения нетто (определяется как для центрально-растянутого элемента), Ry– расчетное сопротивление стали по пределу текучести (таб. 51), γс– коэффициент условий работ).

Устойчивостьцентрально сжатого элемента рассчитывают по формуле

где φ— коэффициент продольного изгиба, учитывающий уменьшение расчетного сопротивления для предотвращения выпучивания стержня при упругой работе металла;

λ - гибкость стержня; А - площадь поперечного сечения.

Гибкостьнаходят из выражения λ = lef/i,

где lef- расчетная длина элемента, зависящая от условий закрепления и определяемая по формуле lef= µl, где l– геометрическая длина стержня, µ - коэффициент, зависящий от способов закрепления концов стержня:

Схемы изгиба стержней при различных способах закрепления


Схемы

закрепления концов стержней


Коэффициент µ


µ = 1,0


µ = 0,7


µ = 0,5


µ = 2,0

µ -зависит от степени подвижности опоры


Гибкость центрально-сжатого элемента λ не должна превышать предельного значения [λ], определяемого по таб. 19 СНиП II-23-81* Стальные конструкции.


  1. Укажите особенности расчета изгибаемых стальных элементов: область их применения, расчетные схемы конструкций, эпюры усилий, расчет на прочность, расчет по 2-й группе предельных состояний.


Область применения – балочные элементы конструкций в покрытиях и междуэтажных перекрытиях гражданских, сельскохозяйственных, производственных зданий и других сооружений.

Изгибаемые элементы рассчитываются по 1-му предельному состоянию на прочность и устойчивость и по 2-му предельному состоянию — по прогибам. Расчет по 1-му предельному состоянию ведется на действие расчетных нагрузок, по 2-му — на действие нормативных нагрузок. При расчетах изгибаемых элементов может учитываться как упругая, так упруго-пластическая стадия работы металла.


q




Qmax = ql/2




Mmax= ql2/8




Определение нагрузки на Расчетная схема изгибаемого элемента

изгибаемый элемент


Расчет прочности по нормальным напряжениямвыполняют по формуле Rус

Расчет прочности балки на сдвигв уровне расположения нейтральной оси выполняют по условию

где Wx– момент сопротивления элемента с учетом ослаблений относительно осих;

Q значение поперечной силы в рассматриваемом сечении;

S– статический момент относительно нейтральной оси отсеченной части сечения, расположенной выше точки, в которой определяют напряжения;

I– момент инерции сечения относительно нейтральной оси;

t– ширина сечения в точке, где вычисляют напряжения.


Расчет по 2-й группе предельных состояний (нажесткость) выполняют по формуле

,

где - предельно допустимое значение прогиба (таб. 40[1]), для второстепенных балок - ,для главных балок -


  1. Укажите достоинства и недостатки соединений на сварке, виды сварных соединений, типы сварных швов. Приведите формулы расчета стыковых и угловых швов.


Достоинства– меньшая масса, отсутствие ослаблений в стыках (нет отверстий для заклепок и болтов), более простые конструктивные формы, полная герметизация, экономия металла, меньшая трудоемкость, создание рациональных поперечных сечений элементов.

Недостатки– появление сварочных напряжений и деформаций, концентрация напряжений в основном металле в местах расположения сварных швов, вероятность хрупкого разрушения под действием низких температур и динамических нагрузок.

Виды сварных соединений: а) стыковые, б) внахлестку, в) комбинированные, г) соединения впритык.

а
) б)




в) г) Соединение впритык: а) тавровое; б) угловое




Типы сварных швов:

а) стыковые и угловые;

б)швы, расположенные вдоль усилия, называются фланговыми, поперек — фронтальными;

в) заводские (на заводе-изготовителе) и монтажные (на стройплощадке);

г) рабочие (подлежат расчету на прочность) и связующие (назначают конструктивно).

Расчет стыкового сварного шва:

где lω- расчетная длина шва; lω= l– 2t(рис. 6) (при сварке с технологическими планками

lω= l); t- расчетная толщина шва, равная наименьшей толщине соединяемых элементов;

Rωy - расчетное сопротивление стыкового шва; γс- коэффициент условий работы - см. табл. 6 СНиП II- 23-81*.

Расчет углового сварного соединения:

а) по металлу шва

б) по границе сплавления

где βfz– коэффициенты, зависят от вида сварки; γwf, γwz— коэффициенты условий работы шва; lw— расчетная длина шва, принимаемая меньше его полной длины на 10 мм; Rwf— расчетное сопротивление углового шва; Rwz— расчетное сопротивление углового шва при расчете по границе сплавления.

  1. Перечислите виды каменных и армокаменных конструкций и материалы, применяемые для их возведения, укажите требования к ним.


Каменная кладкапредставляет собой неоднородное тело, состоящее из камней разделенное вертикальными и горизонтальными швами, заполненными раствором.

Прочность кладки зависит от прочности раствора и камня, от системы перевязки вертикальных швов между камнями, а также от воздействия влаги, температур, ветра, коррозии.

Виды:фундаменты, стойки, стены, перегородки, столбы, брандмауэры, колонны, ограждения, дымовые трубы и печи, облицовка набережных, плотины, водонапорные башни, своды и купола, канализационные коллекторы, колодцы.

Требования к каменным и армокаменным конструкциям:огнестойкость, долговечность, использование местных материалов, хорошая тепло- и звукоизоляция для ограждающих конструкций, относительно высокая прочность (армируют), высокая влаго- морозо- и химическая стойкость.


Каменные материалы:

а) по происхождению:

– природные камни, добываемые в карьерах;

- искусственные – изготавливают на заводах строительных материалов.

б) по величине:

- крупные блоки (камни), высотой более 50 см;

- мелкоштучные, высотой 10…20 см;

- кирпич, высотой до 10 см.

в) по структуре:

- полнотелый кирпич и сплошной камень;

- пустотелый кирпич и камень.

Основные характеристики каменных материалов:

  1. Прочность: высокопрочные (марки 250…1000), средней прочности (марки 75…200), малой прочности (марки 4…50).

  2. Морозостойкость, характеризуется количеством циклов замораживания и оттаивания в водонасыщенном состоянии.

  3. Плотность.


Строительные растворы – обеспечивают связь между отдельными камнями в кладке, уменьшают ее влагопроницаемость и продуваемость, равномерно передает усилие от одних камней на другие.

Виды строительных растворов:цементные, известковые, цементно-известковые, цементно-глиняные.

Основные характеристики растворов:

  1. Марка раствора – предел прочности при сжатии кубов с ребром 7 см в возрасте 28 суток (М4…М200). Выбор марка раствора зависит от степени долговечности здания, прочности и условий эксплуатации.

  2. Удобоукладываемость – способность распределяться тонким слоем и заполнять неровности кладки.

  3. Подвижность – определяется погружением стандартного конуса, см. Добавляют пластификаторы (известь, глина, мылонафт).


Арматура: горячекатаная круглая сталь класса S240, сталь периодического профиля класса S400 Ø6…40 мм, арматурная холоднотянутая проволока периодического профиля класса S500 Ø3…8 мм. Соединительные элементы и закладные детали: прокатная листовая сталь, полосовая сталь, фасонные профили (уголки, швеллеры и т.д.).

  1. Укажите особенности расчета центрально-сжатых каменных элементов: область применения, расчет на прочность и устойчивость.


Область применения:фундаменты, стойки, стены, перегородки, столбы, брандмауэры, колонны, своды и купола.


Центрально-сжатымиэлементами считаются такие, в которых точка приложения и направление сжимающей силы совпадают с линией, проходящей через центр тяжести поперечного сечения стержня (ось элемента).

Расчет на прочностьпроизводят для центрально-сжатых элементов с малой гибкостью (коротких):

Расчет на устойчивостьгибких элементов

где N —расчетная продольная сила;

R расчетное сопротивление сжатию кладки, опреде­ляемое по табл.2—9 СНиП II-22-81;

φ коэффициент продольного изгиба, определяемый по таб.13СНиП II-22-81, зависит от упругой характеристики кладки α (таб. 15) и гибкости элемента λ:

- для прямоугольного сечения λh= l0/ h, где l0– расчетная длина элемента и h– меньший размер прямоугольного сечения.

- для произвольного сечения λi= l0/ imin, где l0– расчетная длина элемента и imin– меньший радиус инерции сечения элемента.


Расчетные высоты стен и столбов l0следует прини­мать:

а) при неподвижных шарнирных опорах lо= Н;

б) при упругой верхней опоре и жестком защемлении в нижней опоре: для однопролет­ных зданий lо= 1,5 H, для многопролетных зданий lо= 1,25H;

в) для свободно стоящих конструкций lо =2 Н;

г) для конструкций с частично защемлен­ными опорными сечениями — с учетом факти­ческой степени защемления, но не менее lо = 0,8H где Н — расстояние между перекры­тиями или другими горизонтальными опорами, при железобетонных горизонтальных опорах расстояние между ними в свету.

А площадь сечения элемента:

mg— коэффициент, учитывающий влияние длительной нагрузки и определяемый по формуле(16) СНиП II-22-81 при eog=0.





где Ng расчетная продольная сила от длительных нагрузок;

η коэффициент, принимаемый по табл.20;

eog— эксцентриситетот действия длительных нагрузок.

При меньшем размере прямоугольного по­перечного сечения элементов 30 см коэффициент mg=1.







  1. Укажите особенности расчета армированной каменной кладки. Изобразите виды каменной кладки с сетчатым, продольным и комплексным армированием. Приведите формулы расчета центрально-сжатой каменной кладки с сетчатым армированием.


Цель армирования– повышение несущей способности (прочности и устойчивости).


Типы армирования: а, б - армирование сетками; в, г - продольное армирование кладки; д. е - комплексные конструкции; ж, з — усиление кладки обоймами; и, к - расчетные схемы;

1 - продольные стержни; 2 - хомуты; 3 — защитный слой раствора; 4 - кладка; 5 - соединительные планки; 6 — уголки; 7 - слой из бетона или штукатурки





Расчет элементов с сетчатым армиро­ваниемпри центральном сжатии следует производить по формуле



где N —расчетная продольная сила; mg— коэффициент, учитывающий влияние длительной нагрузки; φ – коэффициент продольного изгиба; mg— коэффициент, учитывающий влияние длительной нагрузки; Rsk2R расчетное сопротивление при централь­ном сжатии, определяемое:

при кладке на растворе марки 25 и выше и при высоте ряда не более 15 см по формуле:




при кладке на растворах марки менее 25 по формуле:




где R– расчетное сопротивление сжатию неармированной кладки; μ= процент армирования;

Rs– расчетное сопротивление арматуры; R1 расчетное сопротивление сжатию неар­мированной кладки в рассматриваемый срок твердения раствора; R25– расчетное сопротивление кладки на растворе марки 25.





  1. Перечислите виды деревянных строительных конструкций. Укажите достоинства и недостатки материалов из древесины, способы повышения их долговечности. Перечислите основные прочностные характеристики древесины, коэффициенты условий работы. Укажите значения модуля упругости древесины вдоль и поперек волокон.


Виды:стойки, колонны, стены, цельные составные и клееные балки, прогоны, деревянные и металлодеревянные фермы, арки, рамы, элементы стропильной системы.

Достоинства:

  1. Высокая удельная прочность (отношение расчетного сопротивления к плотности), которая близка к удельной прочности малоуглеродистой стали, поэтому конструкции из дерева получаются легкими;

  2. Химическая стойкость (во многих агрессивных средах долговечность древесины больше, чем у металла и железобетона);

  3. Малая теплопроводность, что позволяет использовать дерево одновременно как ограждающий и несущий материал;

  4. Простота обработки, а также отсутствие ограничений при сезонных работах.

Недостатки деревянных конструкций:

  1. Гигроскопичность древесины и, как следствие, — усушка, разбухание, растрескивание и коробление;

  2. Неоднородность строения (анизотропия), большое количество естественных пороков (косослой, сучки и др.), что существенно снижает прочность;

  3. Возможность гниения, малая огнестойкость.

Способы повышения долговечности:

Защита от гниения: а) стерилизация – уничтожение грибов и их спор высокой температурой (>800); б) конструктивные меры – полная водонепроницаемость кровли, отделение древесины от бетона и камня слоями гидроизоляции; в) химическая защита – окраска водостойкими лакокрасочными составами, пропитка антисептиками на масляной или водной основе.

Повышение огнестойкости: а) конструктивные меры – противопожарные преграды, оштукатуривание ДК; б) пропитка антипиренами.

Основными характеристиками прочности чистых от пороков участковдревесины являются нормативные сопротивления, которые определяются по результатам многочисленных лабораторных испытаний стандартных образцов сухой древесины влажностью 12% на растяжение, сжатие, изгиб, смятие и скалывание. Нормативные и расчетные значения сопротивлений приведены в СНБ 5.05.01-2000 Деревянные конструкции.

Расчетное сопротивление на изгиб – fm,d, на сжатие вдоль волокон – fc,0,d, на смятие вдоль волокон- fcm,0,d, на смятие поперек волокон - fcm,90,d, растяжение вдоль волокон - ft,0,d, растяжение поперек волокон - ft,90,d, скалывание вдоль волокон - fv,0,d, , скалывание поперек волокон - fv,90,d.

Коэффициенты условий работы:kmod- для различных условий эксплуатации и классов длительности нагружения; kt для различных температурных условий; kh- для изгибаемых, внецентренно-сжатых, сжато-изгибаемых и сжатых клееных элементов прямоугольного сечения высотой более 0,5 м; fm,d- для изгибаемых, внецентренно-сжатых, сжато-изгибаемых и сжатых клееных элементов в зависимости от толщины слоев; kr- для гнутых элементов конструкций; - ko- для растянутых элементов с ослаблением в расчетном сечении и изгибаемых элементов из круглых лесоматериалов с подрезкой в расчетном сечении; ks- для элементов, подвергнутых глубокой пропитке антипиренами под давлением.

Модуль упругостидревесины при расчете по предельным состояниям второй группы следует принимать равным: вдоль волокон E0= 10000 МПа; поперек волокон E90= 400 МПа.

  1. Укажите особенности расчета элементов конструкций из дерева: схема работы, область применения и расчетные формулы центрально-растянутых, центрально-сжатых, изгибаемых элементов.


Центрально-растянутые ДК:

Cхема работы -

Область применения– растянутые раскосы и пояса стропильных, подстропильных и связевых ферм.

Расчет на прочность:

t,0,dft,0,d t,0,d=Nd/Ainf

где Nd — расчетная осевая сила; Ainf площадь поперечного сечения элемента нетто.

Центрально-сжатые ДК: Cхема работы -

Область применения– сжатые раскосы и пояса стропильных, подстропильных и связевых ферм и других сквозных конструкций, стойки.

Расчет на прочность:

с,0,dfс,0,d с,0,d=Nd/Ainf

где Nd — расчетная осевая сила; Ainf площадь поперечного сечения элемента нетто.

Расчет на устойчивость:

σс,0,d≤ kcfс,0,d, где σс,0,d= Nd/Ad ,

Ad— расчетная площадь поперечного сечения;

kc — коэффициент продольного изгиба, определяемый в зависимости от гибкости элемента. Кс=1-с (λ2/100), при rel

Кс=С/λ2, при >rel, гдеrel=70 Гибкость определяется по формуле λ=ld/Imin,где ld— расчетная длина элемента; i — радиус инерции сечения элемента в направлении соответствующей оси.

Расчетная длина элемента ld= l, радиус инерцииIх=0,289h, Iу=0,289b,

Продольная нагрузка

Условия закрепления

Продольная сила, приложенная по концам

Два шарнирных конца

Один шарнирный и второй защемленный конец

Один защемленный и второй свободный конец

Два защемленных конца

1

0,8

2,2

0,65

Нагрузка, распределенная равномерно по длине элемента

Два шарнирных конца

Один защемленный и второй свободный конец

0,73

1,2


Изгибаемые элементы: Cхема работы -

Область применения – балки, настилы, прогоны, стропильные ноги.

Расчет на прочность:

σm,y,d/fm,y,d+ σm,z,d/fm,z,d≤1, где fm,y,dиfm,z,d — соответствующие значения расчетных сопротивлений изгибу; σm,y,dи σm,z,d- расчетные напряжения изгиба относительно заданной оси, определяемые по формуле:

m,i,d= Mi,d/Wi,d,где Mi,d расчетный изгибающий момент относительно соответствующей оси; Wi,d— расчетный момент сопротивления поперечного сечения элемента относительно соответствующей оси.


  1. Опишите область применения врубок, изобразите варианты их конструктивных решений. Изобразите схему расчета лобовой врубки с одним зубом, укажите площадки смятия и скалывания. Приведите формулу расчета лобовой врубки на смятие под углом к волокнам.


Область применения врубок – в подкосно-ригельных системах, фермах для круглого или брусчатого сечения при относительно небольших пролетах и нагрузках.

Рис. 2 Схема расчета лобовой врубки с одним зубом: 1 – нижний пояс; 2 – верхний пояс; АВ – площадка смятия;

Рис. 1 Варианты конструктивных решений: ВС – площадка скалывания

а) с одним зубом;

б) с двумя зубьями.

Рабочая плоскость смятия во врубках должна располагаться перпендикулярно равнодействующей осевой и поперечной сил (при соединении элементов, не испытывающих поперечного изгиба, перпендикулярно оси примыкающего сжатого элемента).

Элементы, соединяемые на лобовых врубках, должны быть стянуты болтами для восприятия усилий верхнего пояса предупреждения внезапного разрушения фермы с случае скалывания площадки BC.

Отношение длины площадки скалывания к плечу сил скалывания (lv/e)должно быть не менее 3.


Расчетную несущую способность соединения на смятие следует определять по следующей формуле:

Rc,d= fc,α,dAc,

где Ac— рабочая плоскость смятия, определяемая по формуле:

Ac= bh1/cos;

b — ширина сминаемого участка;

h1 —глубина врубки;

fc,α,d — расчетное сопротивление смятию древесины под углом к волокнам, определяемое по формуле:

,

где fi,0,d, fi,90,d — расчетные сопротивления древесины, соответ-ствующие напряженному состоянию;





  1. Опишите область применения соединений на цилиндрических нагелях и гвоздях. Укажите характер работы и разрушения нагельных соединений, их типы. Приведите формулу расчета нагельного соединения на прочность, укажите особенности их конструирования.


Нагельные соединения широко применяются в строительстве. Они надежны, экономичны по расходу древесины, просты и дешевы в изготовлении, а также малочувствительны к местным дефектам древесины.

Нагелями называют стержни или пластинки, препятствующие взаимному сдвигу соединяемых элементов. В нагельном соединении, находящемся под действием внешней на грузки, сам нагель работает на изгиб, а древесина соединяемых элементов под нагелями подвергается смятию. Нагельные соединения, подобно врубкам, относятся к податливым соединениям, так как перед разрушением они испытывают большие деформации (порядка 10...15 мм). Разрушение нагельного соединения может произойти вследствие изгиба нагеля, смятия древесины под нагелем в гнезде, а также растяжения и скалывания поперек волокон между отверстиями. Последнего вида разрушения можно избежать, если назначать расстояние между нагелями не менее минимального, указанного в нормах.

Нагели бывают стальные и деревянные, а по форме цилиндрические и пластинчатые.Цилиндрические нагели представляют собой стержни круглого сплошного или трубчатого сечения. Чаще всего применяются нагели из стали: стержни из арматурной стали (штыри), трубки, болты, гвозди, шурупы и глухари. В конструкциях, которые размещают в агрессивных средах, используют алюминиевые, пластмассовые или дубовые нагели.


Рис. Нагельные соединения: 1 — дубовый нагель;

2 — болт; 3 — пустотелый нагель; 4 — стальной нагель;

5 — гвозди;

6 — пластинчатый нагель;

7— стальная накладка.


Типы нагельных соединений:

б– односрезные, несимметричные;

в– двухсрезные;

г– многосрезные;

ви г– симметричные.


Расчетную несущую способность соединения на цилиндрических нагелях из одного материала и одинакового диаметра следует определять по формуле

Rd= R1d,minnnns,

где R1d,min— минимальное значение несущей способности одного среза нагеля в соединении;

nn — количество нагелей в соединении;

ns — количество швов в соединении для одного нагеля.

Особенности конструирования нагельных соединений: не допускаются нагельные сопряжения с одним или нечетным количеством рядов нагелей, так как это исключает размещение нагелей в середине элемента, где чаще всего образуются трещины от усушки; не рекомендуется использовать нагельные соединения с большим числом рядов нагелей (кроме гвоздей), обычно применяют сопряжения с двумя рядами нагелей.



  1. Охарактеризуйте бетон как материал для железобетона: опишите структуру, дайте понятие о кубковой прочности, классе по прочности на сжатие, растяжение, марках по морозостойкости, водонепроницаемости, самонапряжению.


Бетон для железобетонных конструкций должен обладать необходимой прочностью, хорошим сцеплением с арматурой, достаточной плотностью для защиты арматуры от коррозии.

Структура бетонапредставляет собой пространственную решетку из цементного камня, заполненного зернами крупных и мелких заполнителей и пронизанного многочисленными микропорами и капиллярами.

Классификация по структуре:

- плотный бетон (пространство между зернами заполнителя полностью занято затвердевшим вяжущим);

- крупнопористый (с частично заполненным пространством между зернами заполнителя);

- поризованный (с заполнителем и искусственной пористостью затвердевшего вяжущего между зернами заполнителя);

- ячеистый (без заполнителя, с искусственно созданными замкнутыми порами).

Прочность бетоназависит от многих факторов: марки и вида цемента, водоцементного отношения, вида и прочности крупных заполнителей, структуры бетона.

Кубиковая прочность– сопротивление осевому сжатию кубов 15×15×15 см, испытанных через 28 суток после изготовления.

Класс бетона по прочности— количественная величина, характеризующая качество бетона, соответствующая его гарантированной прочности на осевое сжатие, обозначаемая буквой С и числами, выражающими значения нормативного сопротивления и гарантированной прочности в Н/мм2(МПа), например, С12/15(перед чертой — значение нормативного сопротивления fck,Н/мм2, после черты — гарантированная прочность бетона fс,Gcube, Н/мм2).

Класс бетона на осевое растяжениеназначают для конструкций, работающих преимущественно на растяжение, для которых он имеет главенствующее значение: резервуары и водонапорные трубы.

Марка бетона по морозостойкости— установленное нормами минимальное число циклов замораживания и оттаивания образцов бетона, испытанных по базовым методам, при которых сохраняются первоначальные физико-механические свойства в нормируемых пределах; обозначается буквой F и числом, выражающим количество циклов (например, F100).

Марка бетона по водонепроницаемостиотвечает гарантированному значению давления воды, выдерживаемому бетоном без ее просачивания; обозначается буквой W и числом, соответствующим давлению, в атмосферах (например, W12) и устанавливаемому в соответствии с требованиями стандартов.

Марка бетона по плотностиотвечает гарантированному значению объемной массы бетона в кг/м3, обозначается буквой D и числом, выражающим значение объемной массы бетона (например, D2000) и устанавливаемой в соответствии с требованиями стандартов.

Марка напрягающего бетона по самонапряжениюпредставляет собой гарантированное значение предварительного напряжения сжатия в бетоне (самонапряжения, в Н/мм2), создаваемого в результате расширения бетона в условиях внешнего ограничения, обозначается Sp и числом, выражающим значение самонапряжения (например, Sp2,0), определяемого в соответствии с требованиями стандартов.





  1. Укажите условия совместной работы арматуры и бетона. Дайте понятия об усадке и ползучести железобетона, влиянии температуры на железобетон. Укажите причины коррозии бетона и перечислите меры защиты от неё.


Железобетонсостоит из бетона и стальной арматуры, работающих совместно. Совместная работа бетона и арматуры в железобетонных конструкциях возможна благодаря следующим свойствам:

  1. Наличию сцепления (склеивания) между бетоном и поверхностью арматуры, возникающему при твердении бетонной смеси;

  2. Сталь и бетон обладают почти одинаковым коэффициентом линейного расширения при t ≤ 1000С, что исключает появление внутренних усилий, нарушающих сцепление бетона с арматурой;

  3. При достаточном содержании цемента (>250 кг на м3) и необходимой толщине защитного слоя бетон предохраняет заключенную в нем арматуры от коррозии.


Усадка бетона уменьшение бетона в объеме при постепенном испарении воды из бетона при твердении. Усадка бетона зависит от его возраста и наиболее заметна в первые дни после укладки, впоследствии она постепенно затухает в течение года. Усадку увеличивает излишнее количество цемента и недостаточная влажность окружающей среды, большая площадь поверхности конструкции, с которой испаряется влага.

Ползучесть бетона - свойство бетона увеличивать неупругие деформации при длительном действии нагрузки. Деформации ползучести зависят от влажности среды (в сухой среде - увеличиваются), от В/Ц и количества цемента (с увеличением - растет), от возраста бетона (чем моложе бетон, тем больше ползучесть) и ряда других факторов.Ползучесть бетона в зависимости от вида железобетонных конструкций оказывает как положительное, так и отрицательное влияние на их работу. Деформации ползучести в коротких сжатых железобетонных элементах позволяют полностью использовать прочностные свойства бетона и арматуры. В изгибаемых и гибких сжатых элементах ползучесть приводит к увеличению прогибов и к уменьшению несущей способности конструкций. В предварительно напряженных железобетонных конструкциях ползучесть вызывает потери предварительного натяжения арматуры.

Влияние температуры на железобетон длительное систематическое воздействие на бетон высоких температур (до 200 °С) может снижать прочность бетона до 30 %. При длительном действии более высоких температур (500...600 °С) и последующем охлаждении бетон может полностью разрушиться. Однако в случае кратковременного действия высоких температур и огня, на пример при пожаре, железобетон может в течение нескольких часов сохранять свою несущую способность.

Причины коррозии бетона.Коррозией железобетона называется разрушение в течение времени конструкций из него под действием агрессивной среды. Развитие коррозии бетона зависит от его плотности, прочности и проницаемости, свойств цемента и агрессивности внешней среды. Коррозия арматуры может происходить одновременно с коррозией бетона и независимо от нее. В результате коррозии арматуры образуется ржавчина, которая может в несколько раз превышать первоначальный объем арматуры и вызывать значительные радиальные давления на бетон. Это приводит к отколу защитного слоя бетона, полному обнажению арматуры и быстрому корродированию ее.

Меры защиты бетона от коррозии- для уменьшения коррозии железобетона применяют плотные бетоны на сульфатостойких и других специальных вяжущих, увеличивают защитный слой бетона, устраивают защитные покрытия поверхности, ограничивают раскрытие трещин, снижают агрессивность среды в процессе эксплуатации, отводя агрессивность воды, улучшая вентиляцию помещений.



  1. Укажите область применения и виды железобетонных изгибаемых элементов. Опишите стадии напряженно-деформированного состояния при изгибе. Укажите предпосылки для расчета прямоугольных сечений по нормальным напряжениям.


К изгибаемым железобетонным элементам относятся плиты и балки. Они могут быть самостоятельными или входить в состав сложных конструкций и сооружений, таких, как ребристые перекрытия, элементы каркасов сооружений. Плитами называют плоские конструкции, толщина которых tзначительно меньше ширины bи длины 1. Балкой называют линейную конструкцию, у которой размеры поперечного сечения значительно меньше ее длины.

Cтадии напряженно-деформированного состояния при изгибе

Стадия Iхарактеризуется преимущественно упругой работой бетона. Эпюры нормальных напряжений в бетоне сжатой и растянутой зон — треугольные. С увеличением нагрузки в растянутом бетоне развиваются неупругие деформации, эпюра напряжений становится криволинейной, напряжения равны пределу прочности бетона при растяжении (стадия Iа).











Стадия I Стадия Iа

Стадия IIнаступает после появления трещин в растянутой зоне. Бетон в местах образования трещин выключается из работы, и внутреннее растягивающее усилие воспринимается арматурой и бетоном растянутой зоны над трещиной. В сжатой зоне бетона развиваются пластические деформации бетона (ползучесть), и эпюра нормальных напряжений становится точно криволинейной.

Стадия III— это стадия разрушения сечения. В зависимости от количества и вида арматуры различают два случая разрушения. Случай 1 характерен для нормально армированных балок. Разрушение начинается в растянутой арматуре и заканчивается раздроблением бетона сжатой зоны. Случай 2 относится к переармированным сечениям. Разрушение начинается в бетоне сжатой зоны, а напряжение в растянутой арматуре не достигает предельных значений.







Случай 1 Случай 2

Предпосылки для расчета прямоугольных сечений по нормальным напряжениям:

  1. сопротивление бетона растяжению fctd = 0

  2. Сопротивление бетона сжатию в пределах сжатой зоны принимается равномерно распределенной, равной fcd (эпюра прямоугольная вместо фактической криволинейной)

  3. Максимальные растягивающие напряжения в арматуре равны расчетному сопротивлению растяжению fyd, усилия fyd ·As1

  4. Сжимающие усилия в бетоне fсd ·Aсс = fсd · b ·xeff

  1. Укажите особенности расчета железобетонных элементов прямоугольного сечения с одиночным армированием: схема усилий, эпюра напряжений в сечении, основные уравнения равновесия внешних и внутренних усилий, коэффициенты и проценты армирования.



В основу расчета сечений положены два условия равновесия. Первое равенство нулю суммы проекций всех сил на ось элемента (Σх = 0). Второе - равенство нулю суммы всех моментов (внешних и внутренних) относительно оси, проходящей через точку приложения равнодействующей усилий в арматуре (ΣМ = 0).

Первое условие равновесия Σх=0

fyd ·As1- fсd · b ·xeff= 0

Из второго условия равновесия ΣМ = 0 следует

или

Прочность сечения будет обеспечена, если расчетный момент от внешней нагрузки не превысит расчетного момента внутренних усилий относительно центра тяжести сечения растянутой арматуры или относительно центра тяжести сжатой зоны бетона:

Высота сжатой зоны бетона из условия равновесия:

Относительная высота сжатой зоны бетона


где μ - коэффициент армирования;

Вместо коэффициента армирования удобнее пользоваться понятием процента армирования






  1. Укажите особенности расчета железобетонных элементов прямоугольного сечения с двойной арматурой: схема усилий, эпюра напряжений в сечении, основные уравнения равновесия внешних и внутренних усилий, коэффициенты и процент армирования.


Сечениями с двойной арматурой называются такие, в которых кроме растянутой арматуры устанавливают по расчету и сжатую. Последняя необходима для усиления сжатой зоны бетона, когда прочность бетона этой зоны недостаточна для восприятия изгибающего момента от внешней нагрузки. Для обеспечения сопротивления сжатой зоны возникающим сжимающим усилиям устанавливают арматуру в таком количестве, чтобы она воспринимала ту часть внешнего момента, которую не может воспринимать сжатый бетон.

Сечения с двойной арматурой неэкономичны по расходу стали, так как увеличивается расход продольной арматуры и требуется конструктивная постановка поперечных стержней. Поперечные стержни, обеспечивающие закрепление сжатых рабочих продольных стержней от выпучивания, устанавливают с шагом не более 15dв вязаных каркасах и 20d— в сварных.

Сжатую зону армируют только в особых случаях: при ограниченной высоте сечения элемента, невозможности повышения класса бетона, действии знакопеременных моментов, по условиям транспортирования и монтажа сборных элементов или других специальных требований.

В основу расчета сечений положены два условия равновесия. Первое равенство нулю суммы проекций всех сил на ось элемента (Σх = 0). Второе - равенство нулю суммы всех моментов (внешних и внутренних) относительно оси, проходящей через точку приложения равнодействующей усилий в арматуре (ΣМ = 0).

Первое условие равновесия Σх=0


fyd ·As1 α· fсd · b ·xeff- fyd ·As2= 0

Из второго условия равновесия ΣМ = 0 следует:


Коэффициент армирования;

Вместо коэффициента армирования удобнее пользоваться понятием процента армирования



  1. Укажите особенности расчета железобетонных тавровых сечений: схема усилий и эпюра напряжений в поперечном сечении, расчетная ширина свесов полки, два случая расчета, расчетные формулы.


Элементы таврового сечения широко применяют в промышленном и сельскохозяйственном строительстве в виде отдельных балок, ребристых плит. Тавровые сечения экономичнее прямоугольных, так как площадь сжатого бетона при устройстве сжатой полки увеличивается, а неработающего растянутого сокращается. В основном тавровое сечение имеет одиночное армирование.

Для тавровых сечений с консольными свесами вводимая в расчет ширина полки должна составлять:

при ≥0,1

при

при

При расчете балок таврового сечения с полкой, расположенной в сжатой зоне бетона, различают два случая:


Случай 1 Случай 2


Случай 1. Сжатая зона бетона находится в пределах полки , свесы полки достаточно развиты, а количество растянутой арматуры незначительно.

В этом случае выполняется условие

Тавровые сечения рассматривают, как прямоугольные шириной

Случай 2. Граница сжатой зоны бетона проходит в ребре, условие не соблюдается


Расчет производят из условия ,

где



  1. Укажите область применения и виды железобетонных сжатых элементов. Изобразите сечение сжатого элемента с расчетным эксцентриситетом, укажите усилия. Укажите формулы для проверки прочности сжатых элементов со случайным эксцентриситетом. Дайте понятие о минимальном и максимальном проценте армирования колонн.


К сжатым элементам относят:

1) колонны, перегородки и стены здания

2) верхние пояса и стойки ферм

3) стены прямоугольных резервуаров, воспринимающие боковое давление грунта

4) элементы рамных конструкций, арки

5) свайные фундаменты


Проверка прочности сжатых элементов со случайным эксцентриситетом

где N– расчетная продольная сила, А – площадь бетона в поперечном сечении, η – коэффициент, φ – коэффициент, учитывающий гибкость элемента, длительность загружения и характер армирования.





Минимальный процент армирования устанавливают в зависимости от гибкости элемента, он обеспечивает восприятие не учитываемых расчетом воздействий (температурных, усадочных).

μmin% = 0,05…0,25%

Максимальный процент армирования μmax% = 3%






















  1. Дайте определение и укажите область применения предварительного напряжения железобетонных конструкций. Приведите примеры преднапряженных железобетонных конструкций, укажите их достоинства и недостатки. Опишите способы создания предварительного напряжения; основные принципы конструирования.


Железобетонные конструкции, в которых в процессе изготовления создаются искусственные напряжения сжатия, называются предварительно напряженными.

Область применения:

- изгибаемые элементы (пустотные и ребристые плиты, шпалы, опоры контактной сети);

- растянутые элементы — нижние пояса и нисходящие раскосы ферм, трубы;

- в с/х строительстве (сборные элементы покрытий и перекрытий, стен силосов, сенажных башен).

Достоинства - значительное сокращение расхода стали за счет использования высокопрочной арматуры, применение которой экономически эффективно только в предварительно напряженных конструкциях, где полностью используются ее прочностные свойства. Кроме того, в предварительно напряженных конструкциях повышаются трещиностойкость, жесткость, долговечность, сокращается расход бетона (благодаря применению высоких классов).

Недостаток – значительная трудоемкость изготовления.

Предварительное напряжение железобетонных конструкций осуществляют двумя основными методами:

1 метод - натяжения на упоры. Арматуру натягивают до заданного значения натяжения и закрепляют в торцах формы, затем элемент бетонируют. После приобретения бетоном необходимой прочности для воспринятия усилий предварительного обжатия (передаточная прочность) арматуру освобождают от упоров. Стремясь восстановить свою первоначальную длину, арматураобжимает бетон.

2 метод - натяжение на бетон более трудоемко, и его применяют в тех случаях, когда затруднено или не может быть осуществлено натяжение на упоры (например, при строительстве уникальных сооружений больших размеров, мостов, при возведении монолитных конструкций). Первоначально изготавливают бетонный или малоармированный элемент, в котором предусмотрены каналы или пазы для размещения напрягаемой арматуры. При достижении бетоном требуемой передаточной прочности в каналы (пазы) заводят арматуру, натягивают ее до заданного напряжения и закрепляют на торцах конструкции (заанкеривают). Таким образом бетон оказывается обжатым. Для создания сцепления арматуры с бетоном в каналы инъецируют цементный или цементно-песчаный раствор.

Основные принципы конструирования- должна быть обеспечена надежная передача усилий натяжения арматуры на бетон за счет сцепления или специальных анкеров, устанавливаемых на концах арматурных элементов. На концевых участках этих элементов для воспринятия концентрации усилий, передаваемых на бетон, следует устанавливать дополнительную поперечную или косвенную арматуру в виде сварных сеток или хомутов.


  1. Укажите последовательность проектирования сборных железобетонных перекрытий: виды строительных конструкций, компоновку конструктивной схемы, определение расчетных пролетов панелей, особенности расчета и конструирования.


Виды конструкций– ригели прямоугольного и таврового сечения, плиты ребристые с полкой внизу или сверху, многопустотные (круглые или овальные пустоты).

Компоновка конструктивной схемывключает в себя определение направления ригелей (главных балок) вдоль продольной или поперечной оси здания. В сборных и сборно-монолитных перекрытиях крупноразмерные плиты укладывают поверх ригелей или главных балок или на полки ригелей. Ригели и главные балки, в свою очередь, опираются на стены или колонны, образуя рамную конструкцию.

Компоновка конструктивной схемы зависит от внешних нагрузок, назначения здания или сооружения и общего архитектурно планировочного решения. Направление ригелей (продольное или поперечное) назначают в зависимости от требований, предъявляемых к жесткости здания и освещенности помещений.


Определение расчетных пролетов

Особенности расчета и конструирования: балочные плиты рассчитывают на изгиб на прочность, прогиб и трещиностойкость, приводя к прямоугольному или тавровому сечению. Армируют растянутую зону обычной класса S400 или предварительно напряженной арматурой S800, S1200, S1400. Рабочие стержни располагают вдоль пролета.






  1. Укажите последовательность проектирования монолитных железобетонных перекрытий с балочными плитами и плитами, опертыми по контуру: компоновку конструктивной схемы, особенности расчета и армирования.


При соотношении сторон l1/ l2>2 плиты считаются балочными.

Последовательность проектирования балочных плит:

  1. строят эпюры усилий от заданных нагрузок

  2. по значениям Mmax и Qmax определяют требуемую площадь рабочей арматуры из условия прочности.

Расчетная ширина сечения – 1 метр.

Плиты армируют отдельными стержнями (при небольших объемах работ) или сварными сетками (более индустриально).


Ребристые перекрытия с плитами, опертыми по контуру, состоят из балок, расположенных по осям колонн в двух направлениях при соотношении сторон в плитах l1/ l2≤2. Монолитные ребристые перекрытия с плитами, опертыми по контуру, бывают двух типов: гладкие и кессонные. Первые применяют при пролетах 4...6 м, вторые при больших пролетах. Применение перекрытий этого типа оправдывается в основном требованиями архитектурной выразительности, поскольку они менее экономичны, чем перекрытия, имеющие балочные плиты при той же сетке колонн.

Толщина плит гладких перекрытий обычно составляет 10... 14 см, кессонных 3...10 см.

Расчет и армирование плиты. Плиты, опертые по контуру, рассчитывают кинематическим способом по методу предельного равновесия на действие статических нагрузок.

Плиты армируют плоскими сварными сетками при пролетах менее 2,5 м и рулонными — при пролетах более 2,5 м. Для восприятия пролетных изгибающих моментов в нижней части плиты укладывают дополнительную сетку. При армировании плит узкими сетками с продольной рабочей арматурой нижние сетки укладывают в два слоя, с расположением рабочей арматуры взаимно перпендикулярно, а верхние сетки укладывают над балками с расположением рабочих стержней перпендикулярно к осям балок.





  1. Дайте определение естественным и искусственным основаниям и фундаментам, укажите требования, предъявляемые к ним. Приведите классификацию грунтов.


Грунт— горная порода или почва, представляющая собой многокомпонентную систему, изменяющуюся во времени и используемую как основание, среда или материал для возведения зданий и сооружений.

Основание– толща грунтов, воспринимающих нагрузку от здания, делятся на естественные и искусственные.

Естественныеоснования используют в условиях природного залегания. Если грунты основания имеют очень низкую несущую способность и не могут воспринимать нагрузку от веса зданий и сооружений, создают искусственноеоснование, т.е такие основания, свойства которых улучшают различными методами: уплотнением, силикатизацией, цементацией, обжигом.

Фундамент— подземная конструкция, воспринимающая нагрузки от здания и передающая их на грунт.

Грунт должен удовлетворять следующим требованиям:

  1. обладать достаточной несущей способностью, а также малой и равномерной сжимаемостью;

  2. не подвергаться пучению, т.е. увеличению объема при замерзании влаги, находящейся в его порах;

  3. не размываться и не растворяться грунтовыми водами;

  4. не допускать просадок - неравномерных деформаций грунта;

  5. не допускать оползней (возникают при наклонном расположении пластов грунта);

  6. не должны обладать ползучестью — длительными незатухающими деформациями под нагрузкой.

Виды и характеристика грунтов

  1. Скальные грунты — залегают в виде сплошного массива или трещиноватого массива из гранитов, кварцитов, известняков, песчаников и др. Они водоустойчивы, несжимаемы, непучинисты, являются идеальным основанием.

  2. Крупнообломочные — слои крупного камня (валуны, щебень, галька, гравий). Эти грунты малосжимаемы, водоустойчивы, непучинисты, являются хорошим основанием.

  3. Песчаные — состоят из частиц от 0,1 до 2 мм. В зависимости от крупности частиц пески разделяют на гравелистые, крупные, средней крупности, мелкие, пылеватые.

  4. Глинистые — супесь, суглинок, глина. Несущая способность зависит от влажности. В сухом и маловлажном состоянии воспринимают значительные нагрузки, при увлажнении несущая способность снижается. Отличаются длительной осадкой под нагрузкой и вспучиванием при замерзании.

  5. Лессовые — глинистые грунты с содержанием большого количества пылеватых частиц и наличием крупных пор. Эти грунты в сухом состоянии обладают достаточной несущей способностью. При увлажнении структура лессовых грунтов разрушается, и под действием нагрузки образуются просадки. При использовании таких грунтов в качестве оснований требуются специальные меры по укреплению и защите от увлажнения.

  6. Насыпные: а) образовавшиеся искусственно при засыпке оврагов, прудов, местных свалок. б) планомерно отсыпаемые по проекту, с контролем качества каждого слоя, трамбованием.

  7. Намывные – полеченные в результате очистки рек и озер (микрорайон «Мельников луг»). После стабилизации – хорошее основание.

  8. Плывуны – мелкие пески с илистыми и глинистыми примесями, насыщенные водой – непригодны к использованию.


  1. Приведите методику сбора нагрузок на столбчатый железобетонный фундамент, определение размеров и формы подошвы столбчатых фундаментов. Укажите наиболее опасные сечения, элементы армирования и конструктивные требования.


На столбчатый фундамент нагрузка определяется, как на колонну. Действует постоянная (от собственного веса покрытия, перекрытия, колонны, ригелей, самого фундамента), и временная (полезная на перекрытии и снеговая на покрытии).


Требуемую площадь подошвы фундамента находят из условия ограничения давления по подошве фундамента расчетным сопротивлением грунта основания, обеспечивая тем самым выполнение требований второй группы предельных состояний.

Центрально нагруженным считается фундамент, у которого равнодействующая всех внешних нагрузок проходит через центр тяжести его подошвы. Расчетное условие имеет следующий вид:

где NII, NфII, NгрII– значения нагрузок от веса здания, фундамента и грунта, лежащего на его обрезах, при расчетах по IIгруппе предельных состояний; А – площадь подошвы фундамента; R– расчетное сопротивление грунта основания.

Расчет ведет методом последовательных приближений, принимая R= R0, где R0– условное расчетное сопротивление грунта основания.

Требуемая площадь подошвы фундамента:

Сторона центрально-нагруженного фундамента b= , внецентренно – соотношение сторон










а) центрально нагруженный б) внецентренно нагруженный


Опасные сечения I-I, II-II, III-III.

После подбора размеров подошвы фундамента, проверяют условие pсрR

Количество ступеней: при Н≤400 мм – одноступенчатой, при 400<Н≤900 мм – двухступенчатый, при Н>900мм – трехступенчатый. По каталогу выбирают сборный ленточных фундамент или проектируют монолитный, размеры которого унифицируют.

Тело фундамента армируют сетками, расположенными в нижней зоне подошвы. Расчет ведут из расчета свесов фундамента на изгиб. При необходимости армируют и стакан фундамента сетками.

Конструктивные требования: применяют тяжелый бетон класса С8/10- С15/20. Толщина защитного слоя бетона не менее 35 мм при наличии бетонной подготовки и 70 мм без нее.



  1. Приведите методику сбора нагрузок на ленточный фундамент, укажите последовательность расчета железобетонных сборных ленточных фундаментов под несущие стены, укажите армирование и конструктивные требования.


На ленточный фундамент нагрузка определяется на 1 погонный метр. Действует постоянная (от собственного веса элементов покрытия и перекрытия, самого фундамента), и временная (полезная на перекрытии и снеговая на покрытии).


Ленточные фундаменты обычно нагружены равномерно по всей длине и поэтому имеют одну ширину подошвы b. При расчете выделяют отрезок стены длиной 1 м и по приходящейся на него нагрузке Nnнаходят требуемую ширину подошвы фундамента.

Сечение арматуры подушки подбирают по изгибающему моменту М, определяемому в консольной части подушки при нагружении ее реактивным давлением грунта рбез учета массы блока и грунта на нем (сечение 1—1):


Толщину блока hустанавливают расчетом на поперечную силу Q=рс, чтобы не требовалось устанавливать поперечную арматуру.



Унифицированные фундаментные блоки имеют h=30 и 50 см, длину 1=118 или 238 см и ширину b=80+320 см, кратно 20 см.


Процент армирования в сечении фундамента определяется конструктивными требованиями. Шаг рабочей арматуры обычно принимают равным 100...200 мм. Конструктивные стержни должны иметь площадь сечения не менее 10% площади рабочей арматуры, их устанавливают с шагом 150...350 мм. Высота защитного слоя бетона в монолитных фундаментах должна быть не менее 35 мм при наличии песчано-гравийной подготовки и 70 мм без нее, для сборных фундаментов высота защитного слоя не менее 30 мм.

Расчет по II группе предельных состояний (по раскрытию трещин) выполняют в соответствии с требованиями, предъявляемыми к изгибаемым железобетонным элементам.












  1. Опишите конструктивное решение свайного фундамента. Укажите область их применения. Приведите классификацию свай по характеру работы, материалу, форме поперечного сечения, методу изготовления и способу погружения.


Сваяминазываются относительно длинные конструктивные элементы, располагаемые в грунте в вертикальном или наклон ном положении и предназначенные для передачи нагрузки на нижележащие плотные слои грунта.

Свайным фундаментомназывается группа свай, объединенная поверху для совместной работы специальными плитами или балками, называемыми ростверками.В зависимости от места расположения ростверка различают свайные фундаменты с низким ростверком и высоким ростверком.

В практике современного строительства используют следующие типы свайных фундаментов: одиночные сваи, когда нагрузку от колонны или столба воспринимает одна свая (применяют в легких сооружениях); ленточные фундаменты (рис., в) при рядовом расположении свай под стены, реже под колонны зданий с однорядным и многорядным расположением свай; свайные кусты — под колонны зданий (рис., г) и свайные поля (рис., д), применяемые под тяжелые многоэтажные и башенные сооружения.

Классификация свай: 1) по характеру работы – сваи стойки и висячие сваи.

2) по материалу – деревянные, металлические, железобетонные и комбинированные.

3) по форме поперечного сечения – квадратные, круглые, крестообразные, тавровые, треугольные, Y– образные.

4) по методу изготовления – погружаемые в готовом виде и изготавливаемые в грунтах оснований.

5) по способу погружения - забивкой сваебойными молотами, вибропогружателями, вдавливанием статической нагрузкой и завинчиванием.