Расчет СК по I группе ПС (по несущей способности)

Нагрузки и воздействия

· Постоянные:

Собственный вес СК;

o                    Вес насыпей и засыпок;

o              Горное давление;

o              Воздействия от предварительного напряжения СК.

 

 

· Временные:

o Длительные:

Ø Вес конструкций, положение которых при эксплуатации может меняться;

Ø     Давление жидкостей и газов в трубопроводах, емкостях и

резервуарах;

Ø         Вес материалов на складах;

Ø Вес книг в книгохранилищах, библиотеках и архивах;

Ø Вес и давление сыпучих материалов в зданиях специального

назначения;

Ø Вес технических этажей;

Ø Вес в специальных помещениях;

Ø Нагрузки от отложения производственной пыли и масел;

Ø Вес стационарного оборудования;

Ø Воздействия от неравномерной деформации оснований;

Ø Воздействия от усадки и ползучести грунтов и материалов.

 

o Кратковременные нагрузки:

Ø Кратковременные природного характера:

v Снеговые;

v Ливневые;

v Ветровые;

v Гололедные;

v От температурных воздействий.

 

Ø Кратковременные нагрузки, связанные с жизнедеятельностью человека:

v Нагрузки от людей;

v От мебели;

v От нестационарного оборудования;

v От кранов и подъемников;

v От лесов, подмостей и строительных козел.

 

o Особые:

 

Ø Техногенного характера:

v        Вызванные неисправностью оборудования;

v Вызванные резкими нарушениями технологического процесса;

v Удар о преграду;

Обрыв грузов, строп и канатов;

v Взрывная (1.возникает при сносе зданий взрывным  методом,2. взрывная нагрузка при подготовке оснований

в горных районах,3. взрывная нагрузка от терактов).

 

Ø Связанные с негативным влиянием природы:

v Сейсмические;

v Природные катастрофы (тайфуны, цунами, лавины, сели, оползни и смерчи);

v Деформации земной поверхности в карстовых районах;

v Неравномерная деформация оснований, связанная с коренным изменением структуры грунтов (1.оттаивание вечномерзлых грунтов, 2.оттаивание подземных рек и озер,3. замачивание просадочных грунтов,4. высушивание пылевато-глинистых грунтов).

Определение НиВ:

 

Нагрузка,  установленная нормами и правилами

(СНиП 2.01.07-85* «Нагрузки и воздействия») – нормативная   N ^н   (кН, кПа)

Произведение нормативной нагрузки на коэффициенты

перегрузки – расчетная нагрузка             N   (кН,кПа)

 

Коэффициенты перегрузки:

 

1. Коэффициент сочетания нагрузок ():

· Основные сочетания нагрузок:

o             Постоянные = 1

o Постоянные + временные длительные = 1

o Постоянные + временные длительные +

кратковременные      = 0,9

· Особые сочетания нагрузок:

o Любые сочетания постоянных и временных

нагрузок + особые = 0,8

 

 

2. Коэффициент надежности ():

Зависит от класса ответственности здания

· I класс = 1

ЗиС, разрушение которых может привести к экологическим катастрофам: АЭС, химические заводы и целлюлозно-

бумажные комбинаты;

· II класс = 0,95

Детские сады, школы, ВУЗ, СУЗ и здания с большим

скоплением людей;

· III класс = 0,9

Все жилые и гражданские здания, кроме тех, которые

попали во II класс;

· IV класс = 0,85

ЗиС с малым количеством людей. Гаражи, ангары, склады.

 

3. Коэффициент условий работы ():

Показывает в каких условиях работает строительная  конструкция, её статическую схему и положение в здании. Определяется по СНиП

в зависимости от материала СК.

 

 

4. Коэффициент надежности по нагрузке ():

Для постоянных нагрузок определяется по СНиП 2.01.07-85* стр. 3, таб. 1

Конструкции несущие
С учетом материала:
Металлические	1,05
Бетонные, ж/б, каменные, армокаменные, деревянные	1,1
Изоляционные, отделочные, материалы в рулонах, засыпки, стяжки и т.д.
На заводе	1,2
На строительной площадке	1,3

Для временных нагрузок СНиП 2.01.07-85* стр. 5, п. 3.7

N^н <2,0 кПа = 1,3

N^н  2,0 кПа = 1,2

Для грунтов оснований СНиП 2.01.07-85* стр. 3,таб.1

В природном залегании = 1,1

Насыпные грунт и искусственные основания = 1,15

 

 

Коэффициент безопасности ():

 

Вводится по требованию заказчика, и позволят улучшить проект

 и строительные материалы с помощью частичного изменения

класса ответственности здания.       

 

Предельные состояния.

Предельные состояния – состояния СК, при которых

достигается предельная несущая способность и предельное

состояние ее пригодности к нормальной эксплуатации.

Предельное состояние не может быть превышено.

Деревянные конструкции.

Виды нагелей:

· Гвоздь;

· Болт;

· Штырь;

· Шпилька;

· Трубка;

· Штифт;

· Дюбель;

· Саморез;

· Винт (шурупные, глухари);

· Шпонка;

· Скоба;

· Хомут.

 

Нагели могут быть сквозные и глухие.

 

 

Лобовые врубки

Это выруб в деревянной конструкции, в котором усилие от одного элемента к другому передается непосредственно через площадки

скалывания и смятия.

Стропильная система.

1. Колонна;

2. Несущая стена;

3. Покрытие;

4. Лежень;

5. Стойка;

6. Подкос;

7. Стропильная нога;

8. Обрешетка;

9. Кровельное покрытие;

10. Коньковый прогон;

11. Мауэрлат.

 

 

Виды арок по пологости

· Пологие – f / l < 1/8

· Крутые – f / l >1/8

· Ползучие – пяты на разных уровнях

По очертанию:

· Сегментные арки (очертание по дуге круга) R = f

· Треугольные

· Многоугольные

· Стрельчатые

Деревянные рамы:

Деревянная рама – это несущая конструкция, состоящая из двух стоек и ригеля. Стойки – вертикальные или наклонные стержневые конструкции; ригель - линейная СК, может быть горизонтальным сплошным  или сборным из двух или более наклонных элементов.

По количеству шарниров:

· Бесшарнирные;

· Двухшарнирные;

· Трехшарнирные.

 

Металлические конструкции

 

Металлические конструкции

Достоинства
-В 4 раза легче жб
-Транспортабельность
-Высокая скорость монтажа
-100% индустриальность
-Простота и удобство ремонта и усиления
Недостатки металлических конструкций

-Коррозийность
-Стоимость
-Диффецитность материала
Сортамент
-Двутавр
-Швеллер
-Уголок равнополочный или неравнополочный
-Труба
-Прямоугольная труба
-Гнутые профили
-Лист

Сплавы:
-Стальные
-Простые
-Легированные
-Аллюминивые
-Дюраллюмин
-Магналия
-Авиаль

Расчет металлических конструкций

 I) Расчет металлических конструкций на растяжение
Растяжение возникает в подвесках, тягах, элементах ферм. Все металлические конструкции рассчитываются как центрально растянутые.
1) Определение напряжения, снижающего прочность металлической конструкции.

σ _p =

N–расчетная нагрузка
A_н – площадь поперечного сечения нетто
2) Определение несущей способности
                                 σ = R_y

R_y - сопротивление стали по пределу текучести

3) Проверка несущей способности

σ ≥ σ _p

 II) Расчет металлических конструкций на сжатие
На сжатие рассчитываются все стрежневые элементы СК
1) Определение напряжения от сжатия или прочности
σ _с =

A– площадь поперечного сечения.
2) Определение критического напряжения по формуле Эйлера
σ _{к p} =

Е – модуль упругости металла

Несущая способность по этой же формуле Эйлера

3) Проверка несущей способности

σ ≥ σ_с
Все металлические конструкции рассчитываются как центрально сжатые.
 III) Расчет металлических конструкций на гибкость (устойчивость)
1) Определение напряжения, вызывающего потерю устойчивости стержневой металлической конструкции.

σ _у =

σ_у  - напряжения, вызывающего потерю устойчивости

 φ – коэффициент продольного изгиба
2) Определение гибкости

λ=

l–расчетная длина стержня (пролет)
i– радиус инерции стержня (по сортаменту), в зависимости от положения металлической конструкции относительно осей абсцисс или ординат.

3) Определение несущей способности
                        σ =

γ_е – коэффициент (зависит от марки стали)

4) Проверка несущей способности

σ ≥ σ_у

 

 IV) Расчет металлических конструкций по нормальным напряжениям
1) Определение прочности по нормальным напряжениям

σ _max =

M–изгибающий момент
W–момент сопротивления сечения

2) Определение несущей способности

σ =

3) Проверка несущей способности

σ ≥ σ _max

Q–поперечная сила Sx^отс – статический момент отсеченной части сечения Jх – момент инерции сечения (по сортаменту) b – ширина сечения в точке приложения касательных напряжений

 V) Расчет металлических конструкций по касательным напряжениям.
1) Значение касательных напряжений определяется по формуле Журавского

                   Ʈ =

                   Ʈ =

Металлические прокатные сквозные фермы.

Ферма – это стержневая конструкция, концы стрежней которой соединены в узлах и составляют геометрически неизменяемую систему.
Стропильная ферма - это ферма, предназначенная для поддержания конструкции кровли, опирающаяся на металлические или ж/б колонны, реже, на кирпичные стены.
Подстропильные фермы - это фермы, служащие для опирания промежуточных стропильных ферм при шаге их меньше шага колонн.
 Подстропильные фермы имеют параллельные пояса и высоту, равную высоте стропильной фермы.

Генеральные размеры ферм

1.Генеральный размер – пролет, кратен модулю 6 метров (12,18,24,30,36)
2. Генеральный размер – высота, для треугольных ферм от  до  пролета, для остальных от  пролета.

 

Классификация ферм

-по очертанию поясов:

1. С параллельными поясами (прямоугольная или трапецеидальная)

2.  С непараллельными поясами (параболическая (с ортогональным верхним поясом), с переменной высотой, треугольная)

Узел2

Классификация ферм по статической схеме:

1. Неразрезная конструкция

2. Балочная разрезная конструкция

3. Балочно-консольная конструкция

 

Классификация стропильных ферм по очертанию решетки:

 

1. Треугольная 

 

2. Треугольная с подвесками

3. Треугольная со стойками

4. Треугольная с подвесками и стойками

 

 

5. С раскосами восходящими (раскосная)

 

6. С раскосами нисходящими

7. Шпренгельная

 

Классификация ферм по типу поперечных сечений элементов

1. Для поясов – двутавр

2. Для раскосов – двутавр, швеллер, уголок неравнополочный

3. Для стоек и подвесок – швеллер или уголок

4. Для фасонок – листовая сталь

 

Соединения элементов ферм в узлах:

Узел 1:

 

Узел 2:

 

Каменная кладка

1.Общие сведения о каменных работах:

История каменной кладка уходит в далекую древность. С древнейших времен строителям известны долговечность и прочность натуральных камней. Вначале каменные глыбы укладывали без раствора и крепления на сухую, затем на прокладки свинца (Воронцовский дворец в Крыму) и на растворе (собор Святого Петра в Риме, строили 100 лет. Купол d 50 м построили без лесов). Постепенно научились вести кладку в любое время года. Хотя кладка считается не индустриальной, по мнению многих специалистов кирпич остается не превзойденным по степени долговечности, качеству создаваемой отделки фасадов, простоте изготовления.

2.Виды кладки:

1) Бутовая – из природный камней.

2) Бутобетонная – из бута и бетона.

3) Тесовая – из обработанных камней (облицовка).

4) Кирпичная – глиняный или силикатный кирпич.

5) Мелкоблочная – из искусственных камней (шлакоблочная), из естественных камней (ракушечник, туф).

6) Облегченная – кладка с утеплителем.

7) Кладка с облицовкой – бутовая или мелкоблочная, облицовывается кирпичом или кирпичная облицовывается плитой.

 

Наружные ряды – верста. Заполнение между верстами – забутовка. Ряды бывают: тычковый или ложковый, в зависимости от того какая грань кирпича выходит на фасадную часть. Заполнение между камнями – шов. 

 Кирпичная кладка:

Перевязка кирпичной кладки

Ежегодно в нашей стране выпускают и укладывают на строительных объектах около 50 млрд. штук кирпича, что составляет почти 60 % общего объема изготовляемых стеновых материалов.

Толщина кирпичной стены всегда кратна длине полукирпича: 0,5; 1; 1,5; 2; 2,5; 3; 3,5 кирпича, для перегородок применяется ¼ кирпича (т.е. кирпич на ребро).

Кладку стен ведут по однорядной (цепной) системе перевязки или многорядной (пятирядной) системе перевязки швов, а столбы и узкие простенки (до 1 м) – трехрядной системой перевязки. Толщина швов горизонтальных 12 мм, вертикальных 10 мм. Допустимая - не более 15 мм и не менее 8 мм.

Однорядная (цепная) система перевязки образуется чередованием тычковых и ложковых рядов. При этом поперечные вертикальные швы смещены на четверть кирпича, а продольные вертикальные швы перевязаны на полкирпича. Эта кладка считается за эталон по прочности.

Достоинства кладки:

1. Полное перекрытие швов по вертикали.

2. Значительная простота и однообразие.

Недостатки:

1. При кладке углов и простенков много надо рубить трехчетвертинок.

2. Кладку вести нужно только полными рядами, очень мало забутки.

 

Основы расчета элементов

Каменных конструкций.

Каменная кладка (К.К.) рассчитывается с учетом 1 группы предельных состояний.

К.К. рассчитывается только на сжатие. Сжатие КК может быть центральным и внецентренным.

 

Цели расчета К.К.:

- Подбор сечений элементов конструкции или проверка заданных сечений.

Расчет К.К. на центральное сжатие

1. Определение гибкости:

 – высота или пролет элемента

 - меньшая величина из сторон сечения

 

2. Определение внешней силы:

 – сопротивление продольному изгибу

A – площадь поперечного сечения

 

 

3. Определение несущей способности:

 – коэффициент условий работы

 – коэффициент, учитывающий изменчивость прочности кладки ввиду ее неоднородности

 

4.Определение напряжения в кладке:

 

 – коэффициент, учитывающий влияние прогиба при длительно-действующей нагрузке

 – коэффициент продольного изгиба

 

5. Определение коэффициента, учитывающего влияние прогиба при длительно-действующей нагрузке:

 

 - коэффициент, учитывающий вид кладки

 – длительно-действующая нагрузка

 – расчетная нагрузка

5. Проверка несущей способности К.К.

 

Расчет К.К. на внецентренное сжатие

1. Определение усилия во внецентренно сжатом элементе:

e – эксцентриситет

 – коэффициент, зависящий от формы сечения

 

 

2. Определение коэффициента, зависящего от формы сечения:

 

4. Определение коэффициента продольного изгиба внецентренно сжатого элемента

 - коэффициент продольного изгиба сжатой зоны сечения элемента К.К.

5.Определение несущей способности при расчете на прочность:

 

или

 – изгибающий момент 

W–момент сопротивления сечения

 

6. Определение внешней силы:

 

                         

 

 

7.Определения коэффициента условий работы:

 

Если А 0,3м², то

Если А 0,3м², то

 

Нагрузки и воздействия

· Постоянные:

Собственный вес СК;

o                    Вес насыпей и засыпок;

o              Горное давление;

o              Воздействия от предварительного напряжения СК.

 

 

· Временные:

o Длительные:

Ø Вес конструкций, положение которых при эксплуатации может меняться;

Ø     Давление жидкостей и газов в трубопроводах, емкостях и

резервуарах;

Ø         Вес материалов на складах;

Ø Вес книг в книгохранилищах, библиотеках и архивах;

Ø Вес и давление сыпучих материалов в зданиях специального

назначения;

Ø Вес технических этажей;

Ø Вес в специальных помещениях;

Ø Нагрузки от отложения производственной пыли и масел;

Ø Вес стационарного оборудования;

Ø Воздействия от неравномерной деформации оснований;

Ø Воздействия от усадки и ползучести грунтов и материалов.

 

o Кратковременные нагрузки:

Ø Кратковременные природного характера:

v Снеговые;

v Ливневые;

v Ветровые;

v Гололедные;

v От температурных воздействий.

 

Ø Кратковременные нагрузки, связанные с жизнедеятельностью человека:

v Нагрузки от людей;

v От мебели;

v От нестационарного оборудования;

v От кранов и подъемников;

v От лесов, подмостей и строительных козел.

 

o Особые:

 

Ø Техногенного характера:

v        Вызванные неисправностью оборудования;

v Вызванные резкими нарушениями технологического процесса;

v Удар о преграду;

Обрыв грузов, строп и канатов;

v Взрывная (1.возникает при сносе зданий взрывным  методом,2. взрывная нагрузка при подготовке оснований

в горных районах,3. взрывная нагрузка от терактов).

 

Ø Связанные с негативным влиянием природы:

v Сейсмические;

v Природные катастрофы (тайфуны, цунами, лавины, сели, оползни и смерчи);

v Деформации земной поверхности в карстовых районах;

v Неравномерная деформация оснований, связанная с коренным изменением структуры грунтов (1.оттаивание вечномерзлых грунтов, 2.оттаивание подземных рек и озер,3. замачивание просадочных грунтов,4. высушивание пылевато-глинистых грунтов).

Определение НиВ:

 

Нагрузка,  установленная нормами и правилами

(СНиП 2.01.07-85* «Нагрузки и воздействия») – нормативная   N ^н   (кН, кПа)

Произведение нормативной нагрузки на коэффициенты

перегрузки – расчетная нагрузка             N   (кН,кПа)

 

Коэффициенты перегрузки:

 

1. Коэффициент сочетания нагрузок ():

· Основные сочетания нагрузок:

o             Постоянные = 1

o Постоянные + временные длительные = 1

o Постоянные + временные длительные +

кратковременные      = 0,9

· Особые сочетания нагрузок:

o Любые сочетания постоянных и временных

нагрузок + особые = 0,8

 

 

2. Коэффициент надежности ():

Зависит от класса ответственности здания

· I класс = 1

ЗиС, разрушение которых может привести к экологическим катастрофам: АЭС, химические заводы и целлюлозно-

бумажные комбинаты;

· II класс = 0,95

Детские сады, школы, ВУЗ, СУЗ и здания с большим

скоплением людей;

· III класс = 0,9

Все жилые и гражданские здания, кроме тех, которые

попали во II класс;

· IV класс = 0,85

ЗиС с малым количеством людей. Гаражи, ангары, склады.

 

3. Коэффициент условий работы ():

Показывает в каких условиях работает строительная  конструкция, её статическую схему и положение в здании. Определяется по СНиП

в зависимости от материала СК.

 

 

4. Коэффициент надежности по нагрузке ():

Для постоянных нагрузок определяется по СНиП 2.01.07-85* стр. 3, таб. 1

Конструкции несущие
С учетом материала:
Металлические	1,05
Бетонные, ж/б, каменные, армокаменные, деревянные	1,1
Изоляционные, отделочные, материалы в рулонах, засыпки, стяжки и т.д.
На заводе	1,2
На строительной площадке	1,3

Для временных нагрузок СНиП 2.01.07-85* стр. 5, п. 3.7

N^н <2,0 кПа = 1,3

N^н  2,0 кПа = 1,2

Для грунтов оснований СНиП 2.01.07-85* стр. 3,таб.1

В природном залегании = 1,1

Насыпные грунт и искусственные основания = 1,15

 

 

Коэффициент безопасности ():

 

Вводится по требованию заказчика, и позволят улучшить проект

 и строительные материалы с помощью частичного изменения

класса ответственности здания.       

 

Предельные состояния.

Предельные состояния – состояния СК, при которых

достигается предельная несущая способность и предельное

состояние ее пригодности к нормальной эксплуатации.

Предельное состояние не может быть превышено.

Расчет СК по I группе ПС (по несущей способности)

Расчет СК по I группе ПС должен обеспечивать защиту СК от:

· Хрупкого разрушения;

· Вязкого разрушения;

· Усталостного разрушения;

· Потери устойчивости формы (продольный изгиб);

· Потери положения в пространстве (всплытие, утопление,

скольжение, опрокид);

·    Резонансных колебаний;

· Действия совместных факторов силовой нагрузки и

неблагоприятных влияний внешней среды (коррозия,

разрушения от замораживания и оттаивания).

Эти виды разрушений снижают несущую способность, а

некоторые из них (опрокид), лишают СК несущей способ-

ности полностью.

 

 

Основная расчетная формула по I группе ПС:

 

– Суммарная расчетная нагрузка на СК

- Несущая способность

 - нормативная нагрузка, действующая на СК,

учитывающая все постоянные и временные нагрузки.

Ф – функция, соответствующая роду усилий и деформа-

ций (сжатие, растяжение, изгиб и т.д.)

– нормативное сопротивление материала, берется

из соответсвующих материалу СНиП, измеряется МПа,

 учитывается в кПа.

- геометрическая характеристика сечения. Для простых

 форм – площадь поперечного сечения, определяется по

геометрическим формулам в м². Для сложных форм –

- статический момент, определяется по сортаменту в см³.

 

                     Расчет СК по II группе ПС (по пригодности к нормальной

 эксплуатации)

Расчет СК по II группе ПС

должен обеспечивать защиту СК от:

· Прогибов;

· Осадки;

· Смещения (сдвига);

· Углов  поворота;

· Колебания (вибрации);

· Выколов, каверн, раковин;

· Трещин.

Все эти дефекты снижают долговечность СК и затрудняют ее

нормальную эксплуатацию.

 

Основная расчетная формула для расчета СК по

II группе ПС

 

 - перемещение, являющееся функцией нормативных

нагрузок, свойств материалов и характеристик СК.

f – предельная нормативная величина перемещения,

амплитуды колебаний или раскрытия трещин.

 

Определение постоянных нагрузок:

№	Наименование	Обозна-чение	Ед. изм.	Расчет-ная формула	Примечание
1	Масса	M	т	-	ГОСТ, сертификат, сортамент
2	Плотность	r	т / м^3	-	ГОСТ, сертификат
3	Удельный вес	g	кН / м^3		Ускорение свободного падения =9,81м/с^2
4	Пролет	l	м	-	для линейных СК
5	Высота	H	м	-	для стержневых СК
6	Шаг	a	м	-	для СК уложенных с шагом
7	Грузовая площадь	Aгр	м^2	геометрические формулы	по плану здания в осях
8	Объем	V	м^3	V = b ´ h ´ H V = b ´ h ´ l	b,h –ширина и высота сечения
9	Нормативная нагрузка	N^н	кН кПа	N^н = M ´ g N^н = g´ t N^н = g´ V	t – толщина слоя
10	Расчетная нагрузка	N	кН	N = N^н´gf	Коэффициент надежности по нагрузке - gf
11	Расчетная нагрузка для слоевого материала	Nt	кН	Nt = N^н´gf´Aгр	Для перехода от кПа к кН.