12. Перечислить стадии работы каменной кладки при сжатии. Описать разрушение каменной кладки при сжатии.
Проверить несущую способность центрально-сжатой колонны жилого дома, выполненной из кирпича силикатного М125 и раствора М100. Сечение колонны 510х510 мм. Высота этажа Н= 3,0 м. Расчетное продольное сжимающее усилие с учетом коэффициента надежности по ответственности N = 500 кН. Принята расчетная схема с шарнирным опиранием концов стержня колонны.
ОТВЕТ
В работе кирпичной (каменной) кладки на сжатие различают четыре стадии. Первая стадия соответствует нормальной эксплуатации кладки, когда усилия, возникающие в кладке под нагрузкой, не вызывают видимых ее повреждений. Переход кладки во вторую стадию работы характеризуется появлением небольших трещин в отдельных кирпичах. В этой стадии кладка еще несет нагрузку (значение ее составляет 60—80 % от разрушающей) и дальнейшего развития трещин при неизменной нагрузке не наблюдается. Но при увеличении нагрузки происходит возникновение и развитие новых трещин, которые соединяются между собой, пересекая значительную часть кладки в вертикальном направлении. Это третья стадия. При длительном действии нагрузки, соответствующей этой стадии, даже без дальнейшего ее увеличения будет постепенно (вследствие развития пластических деформаций) происходить дальнейшее развитие трещин, расслаивающих кладку на тонкие гибкие столбики. И третья стадия перейдет в четвертую — стадию разрушения от потери устойчивости, расчлененной трещинами кладки
Задача
Прочность центрально-сжатой колонны определяем по следующему условию:
Коэффициент учитывающий длительность действия нагрузки так как b>30см
Определяем гибкость столба:
;
;
Упругая характеристика кладки
Коэффициент продольного изгиба
Площадь поперечного сечения колонны:
Расчетное сопротивление кладки на сжатие R=2МПа
Прочность сечения не обеспечивается.
13. Определить вид армирования железобетонных балок, представленных на рисунке. Назвать типы расчетных сечений (поз. 1,2)
Подобрать продольную арматуру железобетонной балки перекрытия. Сечение балки прямоугольное bw x h = 200х400 мм, бетон класса С20/25. Нагрузка на 1 м.п. балки МSd = 141,42 кН·м. Класс среды по условиям эксплуатации XС2. Арматура стержневая горячекатаная S400. Определить диаметры монтажной арматуры и поперечных стержней.
Рисунок 1- Армирование железобетонных балок
ОТВЕТ
Схемы армирования железобетонных балок: а) отгибами продольной арматуры на опорах: б) поперечными стержнями (хомутами) на приопорных участках: 1 — нормальное сечение; 2 — наклонное сечение;
Задача
1.
Определяем расчетное сопротивление
бетона сжатию
.
-
нормативное сопротивление бетона сжатию
(табл. 6.1 ),
-
частный коэффициент
безопасности по бетону (пункт 6.1.2.11
)
МПа
2. Определяем расчетное сопротивление арматуры (табл.6.5 [1]):
МПа
3. Минимальный размер защитного слоя находим по таблице 11.4. с=30 мм.
4. Определяем рабочую высоту балки:
мм
5.
Находим значение коэффициента
и
:
;
коэффициент
меньше граничного значения, следовательно,
изменять сечение балки не требуется.
6.
Находим значение коэффициента
;
по ближайшему значению коэффициента
.
7. Находим требуемую площадь арматуры:
мм2
8.
Принимаем 2 стержня
32
S400
Из
условия свариваемости
определяем диаметр монтажной арматуры
и поперечных стержней. Монтажные и
поперечные стержни будут равны 2
8
S240
14. Дать название следующим прочностным характеристикам бетона: fck, fctk, fcd, fctd.
Найти несущую способность железобетонной балки перекрытия. Сечение балки прямоугольное bw x h = 200х500 мм, бетон класса С30/37. Класс среды по условиям эксплуатации XС4. Армирование изображено на рисунке.
Рисунок 1 – Армирование железобетонной балки
ОТВЕТ
fcd расчетное сопротивление бетона сжатию для железобетонных и предварительно напряженных конструкций;
fck нормативное (характеристическое) сопротивление бетона осевому сжатию;
fctd расчетное сопротивление бетона растяжению для железобетонных и предварительно напряженных конструкций;
fctk нормативное сопротивление бетона осевому растяжению, соответствующее 5 % квантилю статистического распределения прочности fctk,0,05;
Задача
1. Определяем расчетное сопротивление бетона сжатию . - нормативное сопротивление бетона сжатию (табл. 6.1 ), - частный коэффициент безопасности по бетону (пункт 6.1.2.11 )
МПа
2. Определяем расчетное сопротивление растянутой и сжатой арматуры (табл.6.5 ):
МПа;
МПа
3. Минимальный размер защитного слоя находим по таблице 11.4. с=30 мм.
4. Определяем рабочую высоту балки:
мм
5. Находим эффективную высоту сжатой зоны бетоны исходя из условия:
Определяем площадь сечения сжатой и растянутой арматуры по сортаменту
6. Проверяем условие постановки арматуры в сечении:
7. Находим несущую способность железобетонной балки:
Несущая
способность балки
15. Дать определение понятию «предварительно напряженные железобетонные конструкции». Перечислить классы напрягаемой арматуры, применяемые для изготовления предварительно напряженных железобетонных конструкций.
Подобрать продольную арматуру
железобетонной балки прямоугольного
сечения
=200х400
мм, бетон класса С25/30. На балку действует
изгибающий момент МSd
= 100 кН·м. Класс среды по условиям
эксплуатации XС3. Арматура
стержневая горячекатаная S500.
ОТВЕТ
Под предварительно напряженными понимают железобетонные конструкции, элементы, изделия, в которых предварительно, т. е. в процессе изготовления, искусственно созданы в соответствии с расчетом начальные напряжения растяжения в части или во всей рабочей арматуре и обжатие всего или части бетона.
В качестве напрягаемой арматуры предварительно напряженных конструкций следует применять стержни и канаты классов S800, S1200, S1400.
Задача
1. Определяем расчетное сопротивление бетона сжатию . - нормативное сопротивление бетона сжатию (табл. 6.1 ), - частный коэффициент безопасности по бетону (пункт 6.1.2.11 )
МПа
2. Определяем расчетное сопротивление арматуры (табл.6.5 ):
МПа
3. Минимальный размер защитного слоя находим по таблице 11.4. с=30 мм.
4. Определяем рабочую высоту балки:
мм
5. Находим значение коэффициента и :
;
коэффициент
меньше граничного значения, следовательно,
изменять сечение балки не требуется.
6.
Находим значение коэффициента
;
по ближайшему значению коэффициента
.
7. Находим требуемую площадь арматуры:
мм2
8.
Принимаем 2 стержня
22
S500
16. Дать определение понятию «ферма». Указать на схеме основные элементы и генеральные размеры фермы.
Подобрать сечение стержня решетки фермы из равнополочных уголков. На стержень действует сжимающее усилие N = 520 кН. Геометрическая длина стержня l = 4020 мм (расчетные длины ). Толщина фасонки t = 12 мм. Коэффициент условий работы γc=0,8. Материал стержня и фасонки сталь С255. Выполнить проверку прочности принятого стержня.
Рисунок 1 – Элементы стропильной фермы
ОТВЕТ
Фермой называют решетчатую конструкцию, концы стержней которой соединены в узлах и образуют геометрически неизменяемую систему. Стропильные фермы применяют для перекрытия пролетов промышленных зданий, больших залов гражданских зданий, для перекрытия пролетов мостов.
1 – верхний пояс; 2 - нижний пояс; 3- стойка; 4 – подвеска; 5 - раскос
Генеральными размерами фермы являются: L — пролет, dB — панель (расстояние между узлами) по верху, dH — то же по низу, h — высота фермы в коньке, h0 — высота фермы на опоре. Расстояние между узлами решетки dB, dH — верхний и нижний размеры панели принимаются одинаковыми и зависят от размера плит покрытия (перекрытия) или шага прогонов. Чаще всего размер панелей принимают 3000 мм
Задача
Из условия прочности центрально сжатых элементов определяем площадь поперечного сечения А.
Ry – расчетное сопротивления стали по пределу текучести определяем по таблице 51* Ry=250 МПа
Задаемся гибкостью λ=80 (от 70 до 100)
φ – коэффициент продольного изгиба таблица 72 (СНиП) φ=0,641
Площадь одного уголка
По сортаменту прокатных профилей принимаем равнополочный уголок 125х125х9
А=22,0 см2, iх=3,86см, iу=5,56 см
Проверяем принятое сечение. Определяем гибкость раскоса в плоскости фермы и из плоскости фермы.
по наибольшему значению находим φ (таблица 72 СНиП) φ=0,635
Проверка устойчивости
Прочность сечения обеспечена
Окончательно принимаем сечение сжатого раскоса из двух уголков 125х125х9