otvety_yulya

1. Определение понятий: конструктивная система, конструктивная схема, конструктивное решение.

1 Конструктивная система – совокупность функционально взаимосвязанных конструктивных форм (конструкций), соответствующих типу (назначению ) здания.

Конструктивная система выбирается в соответствии с функциональным назначением здания и внешними признаками окружающей среды.

2 Конструктивная схема – конструктивная система, соответствующая принятому объемно-планировочному решению с генеральными размерами здания(сооружения) соответствующая модульной системе размеров в строительстве.

Конструктивная схема определяется на основании принятой конструктивной системы, предполагаемого объемно-планировочного решения (в соответствии с требованиями задания на проектирование и функциональным назначением зданий и сооружений) и действующей модульной системой, а также принятой унификацией размеров в строительстве.

3 Конструктивное решение – совокупность конструкций (с определенными формой, размерами и материалами) определяющих содержание конструктивной схеме.

Конструктивное решение разрабатывается для определенной конструктивной схемы и определяется выборе типа конструкций, материалов для них, размещением материалов по объему конструкций в соответствии количественным анализом напряженнодеформированного состояния и опытом проектирования.

2. Этапы проектирования железобетонных конструкций

Этапы	Для выполнения этапа следует знать
Выбор конструктивной системы	Связь между функциональным требованием
здания	и конструктивной системой здания
Выбор вида (типа)	Номенклатуру строительных конструкций
конструктивной схемы
Предварительное		Свойства материалов
конструирование		Напряженное, деформированное
		состояние конструкций (качественно
		Конструктивные требования СНиП)
		Рабочие чертежи аналогов
Выбор расчетной схемы и	Вид и схему внешнего силового
статический (динамический		воздействия
расчет)		Конструктивное решение здания

	Выбор расчетной схемы,	Цель расчета конструкций (прочность,
	конструктивный расчет	жесткость, трещиностойкость)
	сечения(проектировочный,	Расчет выполняется по методу предельных
	проверочный).
		состояний:
		1.По несущим конструкциям. По несущей
		способности(без разрешения)
				≤	; где -максимально
		возможное усилие от внешней нагрузки;
			-мин. несущая способность(прочность
		конструкции).
		2.По эксплуатационной пригодности.
		Возможность нормальной эксплуатации
		конструкции(по трещиностойкости, по
		деформации)
		∆≤ ∆ ; где ∆- возможное перемещение или
		ширина раскрытия трещины конструкции от
		нагрузки; ∆ -предельно допустимое
		перемещение или ширина раскрытия
		трещины.

Окончательно	Требования по оформлению чертежей
конструирование.(Разработка
рабочих чережей)

3. Предварительное конструирование – первый шаг разработки конструктивного решения сооружения или его элемента конструкции

Свойства материалов

Бетон для бетонных и железобетонных изделий должен обладать достаточно высокой прочностью (призменная прочность), хорошим сцеплением с арматурой и плотностью, которой обеспечивается сохранность арматуры от коррозии и долговечность конструкции. Иногда дополнительно требуется обеспечить: водонепроницаемость, водостойкость, морозостойкость, повышенную огнестойкость и коррозийную стойкость, малую массу, низкую тепло- и звукопроводность. Для предварительно напряженных конструкций применяют бетон повышенной прочности и плотности, ограниченной усадки и ползучести.

Арматуру железобетонных конструкций выбирают с учетом ее назначения, класса и вида бетона, условий изготовления арматурных изделий и среды эксплуатации (опасность коррозии) и т.п. В качестве основной рабочей арматуры обычных железобетонных конструкций преимущественно следует применять сталь классов А- Ш и Вр-1. В предварительно напряженных конструкциях в качестве напрягаемой арматуры применяют преимущественно высокопрочную сталь классов В-И, Вр-Н, А- VI, Ат-У1, А-У, Ат-У- и Ат-УЦ.

Напряженное-деформированное состояние конструкций (качественно)- развиваются при постепенном увеличении внешней нагрузки.

На основании качественного распределения усилий (найденное методами строительной механики или программным комплексом SCAD) узнать как работает конструкция и сделать определенные выводы по подбору материалов для ее изготовления, установке арматуры.

Конструктивные требования (СНиП)

1.1.Бетонные и железобетонные конструкции, согласно СТ СЭВ 1406-78, должны быть обеспечены с требуемой надежностью от возникновения всех видов предельных состояний расчетом, выбором материалов, назначением размеров и конструированием.

1.2.Выбор конструктивных решений должен производиться исходя из техникоэкономической целесообразности их применения в конкретных условиях строительства с учетом максимального снижения материалоемкости, энергоемкости, трудоемкости и стоимости строительства

1.3.При проектировании зданий и сооружений должны приниматься конструктивные схемы, обеспечивающие необходимую прочность, устойчивость и пространственную неизменяемость зданий и сооружений в целом, а также отдельных конструкций на всех стадиях возведения и эксплуатации.

Рабочие чертежи аналогов

Использование чертежей, составленных ранее ( типовые серии, чертежи, аналоги

конструкций) для при составлении своего чертежа.

4/Физико-механические свойства и соответствующие характеристики бетона

1. Прочность бетона – это показатель предела сопротивляемости материала к внешнему механическому воздействию на сжатие (измеряется

в Мпа), этот параметр дает представление о механических свойствах бетона, его устойчивости к нагрузкам.

2Класс бетона по прочности на сжатие B соответствует значению кубиковой прочности бетона на сжатие, МПа, с обеспеченностью 0,95 (нормативная кубиковая прочность). В7,5.10.12,5.15.20.25.30.35.40.45…

Класс бетона по прочности на осевое растяжение Bt соответствует значению прочности бетона на осевое растяжение, МПа, с обеспеченностью 0,95 (нормативная прочность бетона).Вt0.8,1.2,1.6,2,2.4,2.8,3.2.

3. Марка бетона по морозостойкости F- соответствует минимальному числу циклов переменного замораживания и оттаивания, выдерживаемых образцом при стандартном испытании.F25,50,75,100,150,200,300,400,500

Марку по водонепроницаемости W – соответствует максимальному значению давления воды, выдерживаемому бетонным образцом при испытании.W2,4,6,8,10,12.

4. Деформативность бетона - изменение его формы и размеров под влиянием различных воздействий (в том числе в результате взаимодействия бетона с внешней средой) Бетон является упруго-пластическим материалом, в котором, начиная с малых напряжений, помимо упругих деформаций, появляются и неупругие остаточные или пластические,.

5. Бетон обладает свойством уменьшаться в объёме при твердении в обычной воздушной среде (усадка бетона) и увеличиваться в объёме при твердении в воде или очень влажной среде (набухание бетона).

7. Огнестойкость бетона – Под огнестойкостью бетона понимают его способность сохранять прочность при кратковременном воздействии высоких температур, например при пожаре. При кратковременном нагреве благодаря малой теплопроводности бетон прогревается на небольшую глубину, причем содержащаяся в нем вода (в том числе и кристаллизационная) испаряется, понижая температуру бетона. При длительном воздействии высоких температур в бетоне происходят необратимые химические изменения, сопровождающиеся потерей им прочности.

5/ Характеристики механических свойств бетона (прочности и жесткости)

Прочность бетона – это показатель предела сопротивляемости материала к внешнему механическому воздействию на сжатие (измеряется в Мпа), этот параметр дает представление о механических свойствах бетона, его устойчивости к нагрузкам..

Кубиковая прочность.При осевом сжатии кубы разрушаются вследствие разрыва бетона в поперечном направлении. Наклон трещин обусловлен влиянием сил трения, которые развиваются на контактных поверхностях между подушками пресса и опорными Гранями куба (рис. 2.2а).

Опытами установлено, что прочность бетона одного и того же состава зависит от размеров куба. За стандартные (эталонные)

лабораторные образцы принимают кубы с ребром 150 мм. При испытаниях кубов иных размеров результаты их испытаний с помощью поправочных коэффициентов приводят к результатам испытаний эталонных кубов.

Испытание на сжатие

а1 =150 мм-стандарт

а2=100 мм-практический

(а=150) = 0,91 × (а=100)- чем больше куб тем больше деффект

= (а×а), Мпа

Кривая нормального распределения случайных величин

n- частота выпадения случайной величины

= – прочность

̅ - среднее значение прочности,- гарантирует прочность с вероятностью 50%.

– нормативная прочность бетона сжатию

= ̅ −

= 1,64 – отклонение случайной величины R обеспечивающее достоверность

≥95%

∑ ( − ̅)2= √ =1

( − 1)

= ̅ − 1,64

= ̅ × (1 − 1,64 ̅),

где ̅ = -коэффициент вариации(колебание случайной величины)

ср = 0,135< ср – хорошая прочность

> ср – плохая прочность

= ̅ × (1 − 1,64 × 0,135) = 0,78 × ̅

По устанавливают класс бетона по прочности В

Жесткость. Под деформативностью бетона понимается изменение его формы и размеров под влиянием различных воздействий (в том числе в результате взаимодействия бетона с внешней средой).

ДАЛЕЕ САМА НАПИШУ

6/Нормативное сопротивление бетона сжатию

Основными прочностными характеристиками бетона являются нормативные сопротивления бетона осевому сжатию Rbn и нормативные сопротивления бетона осевому растяжению Rbtn.

Нормативные значения сопротивления бетона осевому сжатию (или призменная

прочность) определяют по формуле

= ̅ × (1 − 1,64 × )(0.77 − 0.001 × ̅) = В × (0.77 − 0.001 × В) но не менее

0,72 RВ.

̅ – средняя кубиковая прочность бетона (среднестатистическое значение прочности бетона),Мпа

̅ = -коэффициент вариации(колебание случайной величины)

Опыты на бетонных призмах со стороной основания а и высотой h показали, что призменная прочность бетона меньше кубиковой и она уменьшается с увеличением отношения h/а. Влияние сил трения на торцах призмы уменьшается с увеличением ее высоты и при отношении h/а =4 значение Rb становится почти стабильным и равным примерно 0,75 R.R- временное сопротивление сжатию бетона для базового куба с ребром 150 мм.

Таким образом, класс бетона В можно трактовать как нормативное сопротивление осевому сжатию эталонных образцов-кубов (кубиковая прочность) в отличие от Rbn, отражающего призменную прочность бетона.

7/Расчетное сопротивление арматуры растяжению

Расчетные сопротивления арматуры растяжению Rs для предельных состояний первой и второй групп следует принимать согласно СНиП 2.03.01-84.

Расчетные сопротивления арматуры растяжению Rs для предельных состояний первой и второй групп = ,

−коэффициент надежности по арматуре(табл в Голышеве)

Расчетное сопротивление— результат деления нормативных сопротивлений на коэффициент надежности по арматуре.

В зависимости от класса арматуры принимают коэффициенты надежности по арматуре, =1,05..1,20. При расчете по предельным состояниям второй группы принимают = 1

8/Стадии напряженно – деформированного состояния нормального сечения изгибаемого элемента(конструкции)

Вследствие значительного различия свойств бетона и арматуры напряженное состояние нормальных сечений железобетонного элемента при увеличении нагрузки изменяется. При этом различают три характерные стадии.

Х- высота сжатой зоны (сверху до нейтральной оси) h- конструктивная высота

h0- рабочая высота сечения(высота от сжатой грани до центра тяжести рабочей арматуры)

Стадия I (рис. 2.2, а). При малых нагрузках напряжения в бетоне и арматуре невелики, деформации носят упругий характер, эпюры нормальных напряжений в бетоне сжатой и растянутой зон — треугольные. С увеличением нагрузки в растянутом бетоне развиваются неупругие деформации, эпюра напряжений становится криволинейной, напряжения приближаются, а затем становятся равными пределу прочности бетона при растяжении (стадия 1а). Это положено в основу расчета по образованию трещин. При дальнейшем увеличении нагрузки в сечении образуются трещины.

Стадия II (рис, 2.2,6). После появления трещин растягивающие усилия в сечении с трещиной воспринимаются арматурой и бетоном над трещиной (ниже нейтральной оси). Между трещинами бетон в нижней зоне работает на растяжение и напряжения в арматуре уменьшаются по мере удаления от трещины. В сжатой зоне бетона развиваются неупругие деформации и эпюра нормальных напряжений искривляется. Считается, что стадия II заканчивается, когда в растянутой арматуре достигнут предел текучести. По этой стадии, называемой эксплуатационной, производится расчет прогибов и ширины раскрытия трещин конструкций.

Стадия III (рис. 2.2, в). Это стадия разрушения. при этом возможны два случая:

случай 1 — разрушение начинается в момент, когда напряжения в растянутой арматуре достигают физического или условного предела текучести; с развитием пластических деформаций в арматуре раскрываются трещины, напряжения в бетоне сжатой зоны возрастают, и, наконец, происходит его разрушение; разрушение сечения элемента носит пластический характер;

случай 2 — разрушение элемента происходит вследствие раздавливания бетона сжатой зоны, при этом напряжения в растянутой арматуре могут не достигать предела текучести и ее прочностные свойства используются не полностью. Такое разрушение носит хрупкий характер и, как правило, имеет место в сечениях с избыточным содержанием арматуры. Стадия III положена в основу расчета прочности.

Поскольку усилия от внешней нагрузки изменяются по пролету, сечения по длине элемента испытывают разные стадии напряженно-деформированного состояния.

В предварительно напряженных элементах до приложения внешней нагрузки напрягаемая арматура обжимает все сечение или часть его (рис. 2.2, г). После приложения внешней нагрузки, сжимающие напряжения в нижней зоне уменьшаются и становятся равными нулю (рис. 2.2, а). При дальнейшем увеличении нагрузки возникают растягивающие напряжения и в предварительно напряженном элементе будут последовательно развиваться те же стадии напряженнодеформированного состояния, что и в элементе без предварительного напряжения.

9/Расчетная схема нормального сечения изгибаемого элемента при оценке соответствия его требованиям прочности

Расчет железобетонных элементов по предельным усилиям следует производить, определяя предельные усилия, которые могут быть восприняты бетоном и арматурой в нормальном сечении, из следующих положений:

-сопротивление бетона растяжению принимают равным нулю;

-сопротивление бетона сжатию представляется напряжениями, равными расчетному сопротивлению бетона сжатию и равномерно распределенными по условной сжатой зоне бетона;

-растягивающие и сжимающие напряжения в арматуре принимаются не более расчетного сопротивления соответственно растяжению и сжатию.

Рассмотрим прямоугольный профиль.

В расчетной схеме усилий принимают, что на элемент действует изгибающий момент М, вычисляемый при расчетных значениях нагрузок, а в арматуре и бетоне действуют усилия, соответствующие напряжениям равным расчетным сопротивлениям.

x - высота сжатой зоны

Rb - расчетная прочность бетона в призме (призменная прочность) [Мпа] Rb=Rbn/γb

Rs - расчетная прочность арматуры при сжатии

zb= h0-0.5x

Прочность сечения с заданными b,h,As (материалы и момент предполагается известными) проверяют в такой последовательности:

Из выражения × × = × находят высоту сжатой зоны х, и проверяют ее по условию ≤ × 0 и затем используют в выражении ≤ × × (0 − 0,5 ) или

≤ × × (0 − 0,5 ). Сечение считается подобранным удачно, если его несущая способность, выраженная по моменту, превышает заданный расчетный момент не более чем на 3…5%

Прочность элемента достаточна, если внешний расчетный изгибающий момент не превосходит расчетной несущей способности сечения, выраженной в виде обратно направленного момента внутренних сил.

10/Метод предельных состояний (экспериментальное обоснование достоверности метода и его значимость при проектировании безопасных соружений)

Метод расчета ЖБК по предельным состояниям.

Сущность метода расчета конструкций по предельным состояниям.

Сущность метода в том, что устанавливаются предельные состояния и вводится система расчетных коэффициентов, гарантирующих конструкцию от наступления этих предельных состояний при самых невыгодных сочетаниях нагрузок и минимальной прочности материалов.

Предельным называют такое состояние конструкции, при котором она (конструкция) перестает отвечать предъявляемым к ней требованиям (например, в ней образуются трещины, когда они недопустимы по условиям эксплуатации; либо ее прогибы превышают предельно допустимые; либо конструкция разрушается).

Метод расчета по предельным состояниям

Предельные состояния, ограничивающие нормальную эксплуатацию конструкций или делающие ее вообще невозможной, делятся на две группы.

1-я группа – по непригодности к дальнейшей эксплуатации. В нее входят:

–вязкое, хрупкое или усталостное разрушение;

–потеря устойчивости формы (общая или местная);

–потеря устойчивости положения (например, подпорные стенки, резервуары);

–качественное изменение конструкции, превращение ее в геометрически изменяемую систему;

–чрезвычайно большие деформации, связанные с текучестью материала, резонансом, недопустимые остаточные деформации и др.

–одновременное действие силовых факторов и окружающей среды.

Основное уравнение предельных состояний 1-й группы: .

Здесь N – самое опасное, вероятное при заданных условиях за весь срок эксплуатации усилие в конструкции. Определяется по самым опасным, вероятным за весь срок эксплуатации нагрузкам; Ф – самая малая, вероятная при заданных условиях (качество материалов, размеры сечений и условия эксплуатации) несущая способность той же конструкции, ее элемента, соединения.

2-я группа – по непригодности к нормальной эксплуатации или снижению долговечности конструкций. Это появление недопустимых перемещений в широком смысле (линейные, углы поворота, колебания, появление или чрезмерное раскрытие трещин и т. п.). Основное уравнение

предельных состояний 2-й группы имеет вид

.

После перехода за предельные состояния этой группы возможна эксплуатация конструкций с ограничениями (по грузоподъемности, скорости перемещения грузов и т. п.). Предельные состояния 2-й группы менее опасны, чем 1-й, переход за предельные состояния 2-й группы не приводит к крупным потерям и часто допускает эксплуатацию конструкций с ограничениями, даже во время нахождения за этим предельным состоянием. Поэтому расчет по предельным состояниям 2-й группы ведется по нагрузкам при нормальных условиях эксплуатации.