19. Дать определение понятию «плита». Назвать виды армирования пустотной плиты, приведенной на рисунке 1.

Подобрать продольную арматуру железобетонной балки прямоугольного сечения b=250мм h=500мм, бетон класса С16/20. На балку действует изгибающий момент М_Sd = 70 кН·м. Класс среды по условиям эксплуатации XС1. Арматура стержневая горячекатаная S500.

Рисунок 1 – Поперечный разрез пустотной плиты

ОТВЕТ

Плитами называют элементы, у которых один размер (толщи­на) значительно меньше двух других.

Плиты по исполнению могут быть сборными, монолитными и сборно-монолитными, по статической схеме работы они различа­ются на однопролетные, многопролетные и консольные, по кон­струкции — сплошные, пустотные и ребристые.

Армирование предварительно напряженной пустотной плиты перекрытия: а) продольный разрез плиты; б) поперечный разрез плиты; 1 — предварительно напряженная арматура; 2 — сетка, окружающая предва­рительно напряженную арматуру на участках передачи напряжения; 3 — каркасы; 4 — монтажная сетка

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=25 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 16 S500

20. Перечислить виды сварки. Охарактеризовать сварку порошковой проволокой.

Проверить прочность сварного соединения растягиваемого усилием N = 430 кН (γ_с = 1,0). Сварка ручная электродуговая с визуальным контролем качества шва. Соединяемые листы из стали С285, толщиной t = 12 мм, шириной l = 20 см.

Рисунок 1 – Расчетная схема стыкового соединения

ОТВЕТ

При изготовлении стальных конструкций наибольшее применение нашли электродуговые виды сварки плавящимся электродом — ручная, полуавтоматическая и автоматическая, а также контактные виды свар­ки — точечная, шовная и стыковая

Сварка порошковой проволокой выполняется полуавтоматическим и автоматическим способами. Порошковая проволока представляет со­бой металлическую оболочку из стальной ленты толщиной 0,2—0,5 мм, заполненную шихтой специального состава. Контактная сварка является одним из видов сварки давлением и ос­нована на нагреве и пластическом деформировании соединяемых эле ментов. Нагрев металла осуществляется электротоком, проходящим че­рез контактирующие детали. Сварку выполняют без использования при­садочного материала.

Задача

Условие прочности для стыковых сварных швов:

Расчетную длину стыкового шва определяем с учетом кратера и непровара: l_w=l-2t

l_w=200-2∙12=176мм

R_wу=0,85^.R_у (т.к. визуальный контроль качества шва)

R_у –расчетное сопротивление стали по пределу текучести таблица 51* (СНиП) R_у=260 МПа

Проверяем прочность стыкового шва

203,6 МПа < 260 МПа

Прочность стыкового шва обеспечена.

21. Перечислить факторы, влияющие на прочность кладки при сжатии. Описать степень влияния на прочность кладки: прочности камня и прочности раствора.

Подобрать сечение центрально-сжатой колонны жилого дома, выполненной из силикатного М150 и раствора М75. Высота этажа Н= 3,3 м. Расчетное продольное сжимающее усилие с учетом коэффициента на­дежности по ответственности N = 640 кН. Проверить несущую способность колонны.

ОТВЕТ

На прочность кладки при сжатии влияет прочность камня и раствора, форма и размеры камней, наличие пустот, качество кладки, уход за ней и система перевязки.

Установлено, что какой бы высокой прочности не использовался раствор, прочность кладки всегда будет меньше прочности камня. Поэтому применение для обычных кладок растворов высоких марок неэкономично.

Задача

Площадь сечения центрально-сжатой колонны выражаем из условия прочности:

Задаемся .

Расчетное сопротивление кладки сжатию R=2МПа.

принимаем размер столба кратно размеру кирпича с учетом швов 640х640мм А=640²=409600мм²

Проверяем прочность принятого сечения столба.

так как b>30см

Определяем гибкость столба:

;

;

Упругая характеристика кладки

Коэффициент продольного изгиба

Окончательно принимаем сечение 640х640мм.

22. Назвать виды армирования железобетонных колонн по представленным на рисунке их поперечным сечениям.

Подобрать армирование центрально сжатой железобетонной сборной колонны расчетной высотой l₀=l_eff = 3,6 м. Размеры поперечного сечения колонны 400х400 мм, бетон класса С25/30. Нагрузка, действующая на колонну N_Sd = 3000 кН. Для армирования колонны применяется горячекатаная сталь класса S500.

б)

Рисунок 1- Армирование железобетонных колонн

ОТВЕТ

Армирование колонн: а) сварными каркасами; б) вязаными каркасами; 1 — каркасы; 2 — соединительные стержни; 3 — хомуты;

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. Случайный эксцентриситет принимаем максимальным из следующих значений:

4. Определяем гибкость колонны и необходимость учета влияния коэффи­циента продольного изгиба

и по табл. 7.2 находим φ=0,92.

5. Расчет армирования колонны со случайным эксцентриситетом произво­дим из условия

Требуемая площадь сечения арматуры

где - площадь сечения сжатого бетона.

6. По сортаменту подбираем 4 S500 симметрично располагаемых в сечении.

23. Дать определение понятию «железобетон». Раскрыть преимущества железобетона.

Проверить несущую способность центрально сжатой сборной железобетонный колонны расчетной высотой l₀=l_eff= 3,0 м. Размеры поперечного сечения колонны 300х300 мм, бетон класса С25/30. Нагрузка, действующая на колонну N_Sd = 1950 кН. Армирование колонны 4Ø16 S400.

ОТВЕТ

Железобетон представляет собой комплексный строительный материал в виде рационально соединенных для совместной работы в конструкции бетона и стальных стержней.

К основным преиму­ществам железобетона, обеспечивающим ему широкое распрост­ранение в строительстве:

1. относятся: огнестойкость, долговеч­ность, высокая механическая прочность;

2. хорошая сопротивля­емость сейсмическим и другим динамическим воздействиям;

3. воз­можность возводить конструкции рациональной формы;

4. малые эксплуатационные расходы (по сравнению с деревом и метал­лом);

5. хорошая сопротивляемость атмосферным воздействиям;

6. возможность использования местных материалов. Затраты энер­гии на производство железобетонных конструкций значительно ниже, чем металлических и каменных.

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. Случайный эксцентриситет принимаем максимальным из следующих значений:

4. Определяем гибкость колонны и необходимость учета влияния коэффи­циента продольного изгиба

и по табл. 7.2 находим φ=0,92.

5. Общее условие прочности для центрально сжатых элементов:

6. Несущую способность колонны со случайным эксцентриситетом определяем по условию:

Площадь сечения арматуры по сортаменту

- площадь сечения сжатого бетона.

Несущая способность центрально-сжатой колонны не обеспечена

24. Описать сущность железобетона. Раскрыть недостатки железобетона.

Определить несущую способность центрально сжатой сборной железобетонный колонны расчетной высотой l₀=l_eff = 3,3 м. Размеры поперечного сечения колонны 300х300 мм, класс бетона С30/37. Армирование колонны 4Ø25 S400.

ОТВЕТ

Если растянутую зону сечения усилить с помощью стальных стержней, проволоки или прокатного профиля, обеспечив их совместную работу с бетоном, то при неизменных геометрических размерах балки можно значительно (в 15..20 раз) повысить ее несущую способность.Это связано с тем, что сталь имеет в десятки раз большее сопротивление растяжению, чем бетон. Поэтому основная идея объединения названных материалов в едином сечении заключена в том, чтобы максимально использовать бетон для восприятия сжимающих усилий, а арматуру – растягивающих.

Недостатки железобетона:

1. большая плотность железобетона и как следствие большой удельный вес конструкций;

2. высокая тепло- и звукопроводность;

3. появление трещин вследствие усадки и силовых воздействий;

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. Случайный эксцентриситет принимаем максимальным из следующих значений:

4. Определяем гибкость колонны и необходимость учета влияния коэффи­циента продольного изгиба

и по табл. 7.2 находим φ=0,915.

5. Несущую способность колонны со случайным эксцентриситетом определяем по условию:

Площадь сечения арматуры по сортаменту

- площадь сечения сжатого бетона.

Несущая способность центрально-сжатой колонны

25. Дать название видов деревянных стоек, изображенных на рисунке. Раскрыть область применения деревянных стоек.

Проверить устойчивость деревянной стойки выполненной из цельного бревна диаметром D = 20 см, расчетной длиной l_d = 3,0 м. Материал стойки – ель 2-го сорта. Расчетное усилие, действующее на стойку N_d = 440 кН (постоянная). Класс условий эксплуатации –1.

Рисунок 1 – Виды деревянных стоек

ОТВЕТ

а – составная стойка с прокладками; б – составная стойка без прокладок.

Областью применения деревянных стоек являются здания с несущими деревянными конструкциями покрытия индустриального изготовления (балки, фермы). Но объем применения деревянных стоек невелик, что объясняется сложностью узла крепления стойки и железобетонного фундамента. Чаще применяют клееные деревянные колонны, реже составные из брусьев.

Задача

Устойчивость центрально-сжатых элементов рассчитывается по формуле:

Находим площадь поперечного сечения стойки

Определяем гибкость элемента:

60<70

Определяем расчётное сопротивление древесины сжатию.

Устойчивость стойки не обеспечивается.

26. Перечислить основные типы балочных площадок. Указать элементы балочных клеток представленных на рисунке.

Подобрать сечение балки перекрытия крытого рынка. Балка выполнена из прокатного швеллера (сталь С275). Расчетный пролет балки l_eff = 3,15 м. Расчетная равномерно распределенная нагрузка на балку – q = 59 кН/м. Коэффициент условий работы γ_c=0,9. Выполнить проверку прочности балки по касательным напряжениям.

Рисунок 1 – Виды балочных площадок

ОТВЕТ

а – балочная клетка упрощенного типа; б – нормального типа; в – усложненного типа.

1 - настил; 2 – балки настила; 3 – вспомогательные (второстепенные) балки; 4 – главные балки; 5 – колонны.

Задача

Из условия прочности по нормальным напряжениям определяем момент сопротивления сечения:

Проверку подобранного сечения выполняем по касательным напряжениям:

Определяем расчетные усилия, действующие в сечении:

кНм

кН

Расчетное сопротивление стали по пределу текучести R_y=270 МПа; расчетное сопротивление сдвигу R_s=0,58R_y= МПа.

Вычисляем:

По сортаменту прокатных профилей подбираем, швеллер №27 со следующими геометрическими характеристиками сечения:

W_x=308 см³; I_x=4160 см⁴; S_x=178 см³; толщина стенки швеллера (s) t=6мм.

Выполняем проверку сечения по касательным напряжениям: