30. Назвать типы поперечных сечений клееных деревянных балок, представленных на рисунке. Объяснить преимущества клееных соединений деревянных конструкций.

Подобрать квадратное сечение деревянной балки перекрытия жилого дома, выполненной из цельной древесины. Класс условий эксплуатации - 3. Материал балки – пихта 1 сорта. Расчетная длина балки – l_d = 4,28 м. Нагрузка на погонный метр балки: q_d = 4,5 кН/м (постоянная). Выполнить проверку прочности принятого сечения на скалывание.

Рисунок 1 – Типы сечений клееных деревянных балок

ОТВЕТ

К достоинствам клееных конструкций относятся возможность ком­поновки крупноразмерных конструкций из мелкоразмерного сортамен­та, использование древесины низких сортов в менее напряженных зонах конструкций, отсутствие ослаблений врезками и врубками, надежная работа на сдвиг в швах, возможность автоматизации процессов изготов­ления конструкций в заводских условиях, незначительная металлоем­кость, повышенная огнестойкость вследствие значительной массивнос­ти клееных элементов

Задача

Из условия прочности определяем требуемый момент сопротивления.

Определяем расчётный момент:

Определяем расчётное сопротивление:

так как b=h следовательно

принимаем сечение балки 200х200 мм по сортаменту пиломатериалов.

Проверяем прочность на скалывание:

Определяем расчётное сопротивление древесины на скалывание:

0,36 МПа >1,08 МПа, прочность на скалывание обеспечена, окончательно принимаем сечение 200×200 мм.

31. Дать определение базы колонны. Охарактеризовать простейшие конструкции баз колонн.

Подобрать сечение стальной колонны здания магазина с высотой этажа Н=3,3 м. Колонна выполнена из прокатного двутавра с параллельными гранями полок (сталь С245). Нагрузка на колонну N = 1000 кН. Коэффициент условий работы γ_с =0,95. Выполнить проверку принятого стержня.

ОТВЕТ

Базой называют опорную часть колонны, передаю­щую усилия с колонны на фундамент. Простейшая база состоит из опорной плиты, прива­ренной к фрезерованному торцу стержня. Такое решение целесообразно при небольшой продоль­ной силе в колонне и шарнирном закреплении колонны в фундаменте.

При увеличении продольной силы площадь опорной плиты значительно возрастает, а следовательно, возни­кает необходимость (для сохранения минимальной тол­щины плиты) вводить ребра жесткости или траверсы. Они служат для более равномерного распределения усилия от колонны на плиту и увеличива­ет несущую способность плиты в ее работе на изгиб от реактивного давления фундамента.

Задача

Из условия прочности сжатых элементов выражаем площадь поперечного сечения

R_y – расчетное сопротивления стали по пределу текучести определяем по таблице 51* R_y =240 МПа

Гибкость колонн принимаем в пределах от 70 до 100 (λ=70) коэффициент продольного изгиба φ принимаем по таблице 72 (СНиП) φ=0,754

По сортаменту прокатных профилей принимаем двутавр 20К2 с характеристиками. А=59,7 см²; i_х=8,61см; i_у=5,07 см.

Выполняем проверку принятого сечения.

Определяем фактическую гибкость

;

μ – коэффициент учитывающий закрепление колонны μ=1

по таблице 72 определяем φ

φ= 0,776 (по интерполяции)

215,9 МПа<228 МПа

Окончательно принимаем двутавр 20К2

32. Назвать элементы стропильной системы, приведенные на рисунке. Объяснить на какой вид деформации они работают.

Проверить несущую способность деревянной балки перекрытия жилого дома сечением 200х250 мм, выполненной из цельной древесины. Класс условий эксплуатации - 2. Материал балки – сосна веймутовая 1 сорта. Расчетная длина балки – l_d = 3,78 м. Нагрузка на погонный метр балки: q_d 5,1 кН/м (длительная). Произвести расчет балки на скалывание.

Рисунок 1 – Стропильная система

ОТВЕТ

1. Стропильная нога

2. Прогон

3. Подкосная нога (подкос)

4. Мауэрлат

5. Ригель (затяжка стропильной стистемы)

Стропильная нога работает на изгиб. Расчетной схемой является двухпролетная неразрезная балка. Прогон работает на изгиб от сосредоточенной нагрузки; смятие в местах крепления стропильных ног и опирания на стойки. Подкос работает на центральное сжатие. Мауэрлат – на смятие в местах крепления стропильных ног. Ригель воспринимает распор стропильной системы и работает на центральной растяжение.

Задача

Проверка прочности выполняется по следующей формуле.

Расчет прочности на скалывание:

Определяем расчётный изгибающий момент:

Определяем расчётную поперечную силу:

Определяем геометрические характеристики сечения:

Определяем расчётные сопротивления древесины:

4,6МПа<8,6 МПа, прочность обеспечена.

0,3 МПа >0,99 МПа, прочность на скалывание обеспечена.

Прочность сечения балки обеспечена.

33. Перечислить и охарактеризовать типы фундаментов неглубокого заложения.

Подобрать продольную арматуру железобетонной балки перекрытия. Сечение балки прямоугольное b_w x h = 300х600 мм, бетон класса С30/37. Нагрузка на 1 м.п. балки М_Sd = 350 кН·м. Класс среды по условиям эксплуатации XС3. Арматура стержневая горячекатаная S500.

ОТВЕТ

Фундаменты неглубокого заложения выполняются в заранее вырытых траншеях или котлованах глубиной до 5 м (чаще всего глубина заложения таких фундаментов составляет 1—3 м). Мож­но выделить следующие типы фундаментов неглубокого заложе­ния: ленточные фундаменты под стены или под ряды колонн; отдельные фундаменты под колонны или стены в комбинации с фундаментными балками; сплошные — выполненные в виде пли­ты под всем зданием или сооружением; массивные фундаменты под башни, мачты и т.п.

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 4 стержня 22 S500

34. Дать определение понятию «фундамент». Перечислить условия, с учетом которых определяется глубина заложения фундамента.

Проверить прочность железобетонной плиты перекрытия. Сечение прямоугольное b_w x h = 1200х180 мм; бетон класса С16/20. Класс среды по условиям эксплуатации XС1. Растянутая арматура 6 10 S500. Действующий изгибающий момент M_Sd=36 кНм.

ОТВЕТ

Заглубленный ниже поверхности грунта конструктивный элемент, воспринимающий нагрузки от здания и передающий их на основание, называют фундаментом.

Глубина заложения фундамента d₁ (расстояние от отметки пла­нировки до подошвы фундамента) обычно назначается с учетом:

• геологических и гидрогеологических условий площадки стро­ительства;

• климатических особенностей района строительства (глубины промерзания);

• конструктивных особенностей зданий и сооружений.

При назначении глубины заложения фундамента должны так­же учитываться особенности приложения и величины нагрузок, технология производства работ при возведении фундаментов, ма­териалы фундаментов и другие факторы.

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

3. Минимальный размер защитного слоя находим по таблице 11.4. с=25 мм.

4. Определяем рабочую высоту балки:

мм

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

_{Определяем площадь сечения растянутой арматуры по сортаменту}

6. Проверяем условие постановки арматуры в сечении:

7. Находим несущую способность железобетонной балки:

Прочность сечения балки не обеспечена

35. Дать определение понятию «защитный слой». Привести требования по назначению защитного слоя бетона при установке сеток в подошву фундамента.

Подобрать армирование центрально сжатой железобетонной сборной колонны расчетной высотой l₀=l_eff= 4,2 м. Размеры поперечного сечения колонны 400х400 мм, бетон класса С20/25. Нагрузка, действующая на колонну N_Sd = 2550 кН. Для армирования колонны применяется горячекатаная сталь класса S500.

ОТВЕТ

Защитный слой – расстояние, на котором располагается арматура до грани бетона

Арматурные сетки в подошву фундамента ставятся с защитным слоем бетона:

• с > 35 мм в сборных фундаментах;

• с > 40 мм в монолитных фундаментах при наличии бетон­ной подготовки (бетонная подготовка под фундаментами выпол­няется толщиной 100 мм);

• с > 80 мм в монолитных фундаментах при отсутствии бетон­ной подготовки.

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.