Вопрос №3. Прочность бетона

Прочность бетона - одно из главных его строительных свойств. Она определяет способность бетона противостоять внешним механическим усилиям. Разрушение бетона под нагрузкой происходит в том случае, когда по всему сечению преодолевается предел прочности материала, т. е. сопротивление отрыву одних частиц от других. Разрушению предшествует появление микротрещин в местах концентрации напряжений, что ведет к постепенному ослаблению структуры бетона. При сжатии бе­тон разрушается от разрыва в направлении, перпендикулярном действующему усилию. Прочность бетона к определенному сроку при твердении в нормальных условиях (температура 15-20°С и относительная влажность окружающего воздуха 90-100%) зависит, главным образом, от двух факторов: прочности (активности) цемента R_ц и водоцементного отношения В/Ц.

Водоцементным отношением называют отношение массы воды к массе цемента в свежеизготовленной бетонной смеси, причем учитывают только свободную, не поглощенную заполнителями воду. Прочность бетона прямо пропорциональна прочности цемента. Зависимость прочности бетона от водоцементного отношения более сложная (имеет вид гиперболы - рис. 6.8).

Известно, что цемент при твердении присоединяет всего 10-25% воды от своей массы в зависимости от качества цемента и срока твердения. В течение первого месяца связывается не более 20% воды от массы цемента. Вместе с тем, для придания бетонной смеси подвижности в нее добавляют воды значительно больше (40-70% массы цемента, B/Ц = 0,4-0,7), так как при В/Ц<0,2 бетонная смесь была бы почти сухой и ее было бы невозможно укладывать в изделие и конструкцию. Избыточная вода, не вступающая в химическую реакцию с цементом, остается в бетоне в виде водяных воздушных пор или испаряется, оставляя на своих местах воздушные поры. В обоих случаях наличие пор ослабляет бетон: чем больше их будет, т. е. чем больше водоцементное отношение, тем ниже прочность бетона. Таким образом, закон водоцементного отношения показывает большое влияние плотности бетона на его прочность.

На практике часто используют зависимость прочности не от водоцементного, а от цементно-водного отношения Ц/В. Эта зависимость показана на рис. 6.9. При Ц/В в пределах 1-3,3, которое наиболее часто встречается при приготовлении бетона, эту кривую можно заменить двумя прямыми. Тогда для расчетов можно использовать следующие формулы: а) для бетонов с Ц/В<2,5 (В/Ц>0,4)

  (1)

б) для бетонов с Ц/>2,5 (В/Ц<0,4)

   (2)

где R_b - прочность бетона нормального твердения в возрасте 28 сут (образцы 15X15X15 см); R_ц - активность цемента; А и А₁ -эмпирические коэффициенты, учитывающие влияние на прочность бетона заполнителей и других факторов

Вопрос 4. Наука управления строительным производством

Наука управления строительным производством — сфера деятель­ности, задачами которой являются познание закономерностей управ­ления строительством, разработка методологии их познания и приме­нения при решении практических задач строительного производства.

Выявление закономерностей управления — сложная и трудоем­кая задача, поскольку самым достоверным способом познания за­конов управления может считаться весьма тщательный анализ прак­тики управления, изучение возникающих в процессе управления отношений между элементами объекта управления. На этой осно­ве выявляются устойчивые взаимозависимости между явлениями и процессами, которые становятся базовыми для формулирования закономерностей управления.

Как известно, закономерности проявляют себя как объективные явления материального мира, т.е. независимые от сознания людей. Поэтому требованием к персоналу организации становится необ­ходимость в своих действиях не вступать в противоречие с этими закономерностями.

Наука управления строительством (НУС), как и всякая наука, имеет цель, предмет и содержание.

Цель НУС — разработка принципов, методов, техники и техно­логии управления строительным производством, позволяющая предложить рекомендации, обеспечивающие наиболее рациональ­ное использование трудовых, материально-технических, финансо­вых, энергетических и природных ресурсов.

Предмет НУС — отношения, возникающие в процессе управ­ления строительством (межличностные, внутрисистемные, межсистемные, смешанные).

Содержание НУС — исследование закономерностей управления строительством, охватывающих экономические, организационные, производственно-технические, социально-психологические и дру­гие стороны совместной деятельности людей.

К задачам НУС относится формирование организационных струк­тур управления, организация выработки и реализации управленческих решений, способы организации и координации действий работников.

В своей концепции наука управления строительством опирается на такие дисциплины, как экономика и, в частности, экономика строительства, психология, педагогика, статистика, кибернетика, право, информатика, финансы, социология и др. Она предполага­ет изучение явлений и процессов в комплексе, во взаимосвязи.

Задача №10

Рассчитать ленточный фундамент гражданского здания по материалу. Геологические условия: 0,2 метра – растительный слой, далее слой маловлажного мелкого песка (плотность песка ρ = 1800 кг/м³, γ = 18 кН/м³, коэффициент пористости е = 0,7). Грунтовые воды расположены на глубине 3,0 м от планировочной отметки (рис.1). Район строительства г. Пермь (d_fn = 1,9 м); температура внутри помещения 20ºС; пол первого этажа расположен по утепленному цокольному перекрытию. Расчетная нагрузка на фундамент N = 352,8 кН/м, γ_n = 0,95. Бетон В15, γ_b2 = 1,0; арматура А400.

Рисунок 1 – Сечение фундамента

Решение.

1. Нагрузка с учетом коэффициента надежности по ответственности γ_n:

N = 352,8·0,95 = 335,16 кН/м.

2. Определяем отпор грунта p:

3. Устанавливаем длину консольного участка фундамента:

l₁= (b – b₁)/2 = (1,4 – 0,6)/2 = 0,4 м.

4. Определяем поперечную силу, приходящуюся на метр длины фундамента:

Q = pl₁·1,0 м = 239,4·0,4·1,0 = 95,76 кН.

5. Находим изгибающий момент, действующий по краю фундаментного блока:

6. Определяем требуемую площадь арматуры подушки:

где h₀ = h – a = 30 – 4 = 26 см; R_s = 36,5 кН/см² (арматура класса А400).

Принимаем шаг рабочих стержней в арматурной сетке 200 мм; на 1м длины фундамента приходится 5 стержней арматуры Ø10 мм (Приложение 3), A_s = 3,93 см² >A_s^{требуемой} = 2,24 см².

7. Проверяем прочность подушки на действие поперечной силы:

Q ≤ φ_b3(1+φ_n)R_btγ_b2b_h0,

где b=100см=полоса фундамента длиной 1м; Q=95,76кН< 0,6·(1+0)·0,075·1·100·27 = 121,5 кН – условие выполняется, прочность обеспечена.

Вывод. Фундаментную подушку армируем арматурной сеткой, в которой рабочая арматура принята Ø10 мм, А400, шаг 200 мм.