Будівельні сталі та алюмінієві сплави

виготовлення фольги, виливки деталей. Для виготовлення алюмінієвих виробів використовують алюмінієві сплави - алюмінієво-марганцевий, алюмінієво-магнієвий... Застосовувані в будівництві алюмінієві сплави при незначній щільності (2,7-2,9 г / см), мають характеристики, які близькі до міцності будівельних сталей. Вироби з алюмінієвих сплавів характеризуються простотою технології виготовлення, гарним зовнішнім виглядом, вогне-та сейсмостійкість, антимагнітні, довговічністю. Таке поєднання будівельно-технологічних властивостей у алюмінієвих сплавів дозволяє їм конкурувати зі сталлю. Використання алюмінієвих сплавів в огороджувальних конструкціях дозволяє зменшити вагу стін і покрівлі в 10-80 разів, скоротити трудомісткість монтажу.

 

Гарячекатані стали випускають у вигляді рівнополичного куточка (з полками шириною 20-250 мм); нерівнополочні куточка; двотаврової балки; двотаврової широкополочних балки; швелера.

 

Для виготовлення металевих будівельних конструкцій і споруд використовують прокатні сталеві профілі: равнополочний і нерівнополичний куточки, швелер, двотавр, і тавр. Як кріпильних виробів із сталі застосовують заклепки, болти, гайки, гвинти і цвяхи. При виконанні будівельно-монтажних робіт застосовують різні способи обробки металів: механічну, термічну, зварювання. До основних способів виробництва металевих робіт належить механічна гаряча і холодна обробка металів.

 

При гарячій обробці метали нагрівають до певних температур, після чого їм надають відповідні форми і розміри в процесі прокату, під впливом ударів молота або тиску преса.

 

Холодну обробку металів поділяють на слюсарну і обробку металів різанням. Слюсарну та обробка складається з таких технологічних операцій: розмітки, рубки, різання, виливки, свердління, нарізки.

 

Обробку металів, різання здійснюють шляхом зняття металевої стружки ріжучим інструментом (точіння, стругання, фрезерування). Її виробляють на металорізальних верстатах.

 

Для поліпшення будівельних якостей сталевих виробів їх піддають термічній обробці - гартуванню, відпуску, відпалу, нормалізації і цементації.

 

Загартування полягає в нагріванні сталевих виробів до температури, трохи вище критичної, деякою витримці їх нині певній температурі і в наступному швидкому охолодженні їх у воді, маслі, масляної емульсії. Температура нагрівання при загартуванню залежить від вмісту в сталі вуглецю. При загартуванню збільшується міцність і твердість сталі.

 

66.Фізико-механічні характеристики ґрунтів:

Питома вага ґрунту ненарушеної структури: γ=G/V [кн./м3]

Питома ваг твердих частинок: γs=Gs/Vs

Питома вага скелету ґрунту γd=Gs/V

Вологість ґрунту, w- показує на к-сть вологи в ґрунті: w=Gw/Gs=(G-Gs)/Gs=(γ- γd)/ γd

коефіцієнт пористості ґрунту є відношення об’єму пор до об’єму твердих частинок

e=(Vd-Vs)/Vs=n/m

n- відносний об’єм пор

m-відносний об’єм твердих частинок

Для піщаних ґрунтів:

Ступінь вологості (коефіцієнт водонасиченості) Sr=W/Wsat

Wsat-повна водонасиченість, W-вологість ґрунту

2. Щільність визначається по величині пористості і подається в таблицях

3. Коефіцієнт неоднорідності

K=D60% /D10% - відношення діаметра частинок, які складають <60% по масі до діаметра частинок, які складають <10% по масі

Відносна щільність (індекс щільності In=(e max-e)/(e max –e min)

In<=1/3 – пухкий ґрунт

1/3 <In<= 2/3 –середньої щільності

In>2/3 щільний ґрунт

Для глинистих ґрунтів

1.Число пластичності Ip = Wl-Wp, Wl-межа текучості, Wp- межа пластичності

Ip<0.07-супісок, 0.07<Ip<0.17- суглинок, Ip>0.17-глина

1. глинисті ґрунти є пластичні. Властивість глинистого ґрунту опиратися пластичній зміні форми назив консистенцією і чисельно виражається через показник текучості:

Il=(W-Wp)/(Wl-Wp) – наводиться в таблиці

Механічні характеристики ґрунтів

Коефіцієнт стискуваності ґрунтів

Показником стискуваності ґрунтів є компресійна крива, яка в певному діапазоні може бути наближена до прямої лінії. Відповідно ця пряма буде мати кут a з горизонтом, тоді

еі=е-р tg a

tg a = а – коеф. Стискуваності ґрунту. Чим більша а тим крутіша крива, тим стискувані ший грунт

водопроникність грунту – к-стьводи, що фільтрується через грунт за одиницю часу пропорційна площі поперечного перерізу фільтрації величині прикладання тисків і обернено пропорційна довжині фільтрації:

Q=k*A*H/L, де H=(P1-P2)/ρg

Опір грунту на зсув – обумовлений двома типами взаємодії:

а) тертя між окремими частинками

б) щеплення між окремими частинками

Повний опір зсувуRt=N tgφ + c*A

τ= p* tgφ +c

4. Кут природного відкосу- це кут, який утворює з горизонтальною площиною поверхня відсипаного грунту. Він визначається кутом внутрішнього тертя

 

67. Граничні стани основ. Нормативні та розрахункові величини. Збір навантаження на основу фундаменту.

Граничними станами називаються такі стани при яких основа втрачає свою несучу здатність або перестає виконувати свою функцію через недопустимі деформації, тому розрізняють два допустимих граничні стани:

I- Втрата основою несучої здатності

II- Поява осадок недопустимих для споруди

Розрахунок основи за I граничним станом, тобто за несучою здатністю, зводиться до виконання умов Fv<=R

Де Fv-вертикальне навантаження на основу від споруди

R- несуча здатність основи

Розрахунок основи за II граничним станом зводиться до виконання умови S<=Sn,

Де S-реальна осадка

Sn - допустимі деформації, які може виконати основа

Нормативні величини – статично усереднені кількісні характеристики властивостей грунтів, отримані на основі лабораторних досліджень.

Розрахункові величини – це нормативні величини, поправлені на коефіцієнт надійності:

γ_f – коеф. надійності за навантаженням,

γ_g -коеф. надійності по грунту x=x_n/ γ

γ_n - коеф. надійності по призначенню споруди,

γ_с - коеф. надійності умов роботи.

Для грунтів основи є показники φ,γ,с,E. Відповідно ці величини є нормативними, задаються таблицями, а також розрахункові:

φ1= φn/1.1 с1= cn/1.5 γ1= γn/1.2

φ2= φn с2= cn γ2= γn

На фундамент передаються 3 види навантажень і їх сполучень:

-постійне навантаження

-Тимчасові навантаження:-короткотривалі, -довготривалі

-особливі навантаження (сейсмічне, аварійне навантаження)

Збір навантаження на фундамент проводиться за підрахунком навантаження від ваги конструкцій та тимчасових чи особливих навантажень. Навантаження збираються на рівень обрізу фундаменту, тобто до рівня планування поверхні.

Для збору навантаження необхідно розробити схему будівлі з відповідними розмірами і фізичними показниками. Навантаження збирають окремо для різних частин будинку, які мають суттєві конструкційні відмінності. Навантаження збирають в двох варіантахз коефіцієнтом надійності γf=1, і коеф. γf>1.Розрахунок для стрічкових фундаментів ведуть на 1 м.п..

68.Нормативний та розрахунковий опір грунту основи. Визначення розмірів фундаментів. Метод послідовних наближень.

Здатність основи витримувати зовнішнє навантаження рівновеликі критичному тиску називається нормативним опором грунту основи(Ru). Нормативний опір грунту залежить тільки фізико-мех. властивостей грунту не враховує умови експлуатації. Тому вводять поняття розрахункового опору грунтів основи(Ro), який враховує сумісну роботу системи будівля-оснва. Значення Ro дається у відповідних таблицях і відноситься до умовних фундаментів шириною b=1.0 м і глибиною закладання d=2.0 м. відповідно якщо ми маємо інші значення ширини і глибини закладання фундаменту, то норми говорять наступне:

- якщо d<=2.0 м, тоді R=Ro *[1+k1*(b-bo)/bo]*(d+do)/2do

- якщо d> 2.0 м. тоді R=Ro*[1+k1*(b-bo)/bo]+k2* γ2’ *(d-do)

де, γ2’- розрахункова питома вага грунту вище підошви фундаменту(за другим граничним станом)

к1=0,125-уламкові грунти, піски; к1=0,05-глини, супіски

к2= 0,25- уламкові, к2=0,2-суглинки, к2=0,15 –глини

 

Визначення розмірів фунд..

A= Fv/(R- γ *d)

b(l=1м)=fv/(R- γ*d)-стрічкові фунд

b= √(Fv/((R- γ*d)*η), де η=l/b –для прямокутних

Приведені формули дають можливість отримати тільки попередні попередні розміри підошви фунд., оскільки не враховують умов роботи конкретної споруди. Тому норми дають ф-лу для визначення R з врахуванням попередньо визначених розмірів фундаменту, мех.. власт. грунтів та умов роботи:

R= γc1* γc2/k *[ M γ*Kz*b* γ2 +Mq*d1* γ2’ +(Mq-1)*db* γ2’+Mc*C2)

де γc1, γc2 – коеф умов роботи грунту основи та будівлі

k =1,0-польові дослідження, =1,1-табличні дані,

C2- розрахункове значенні питомого щеплення

Mq, M γ, Mc –залежить від механічних власт. грунтів (подається в табл..)

Метод послідовних наближень полягає в тому, що ми послідовно підставляємо у ф-лу значення котрі отримали з попереднього підрахунку. Порівнюються попереднє і отримане значення, і якщо їх різниця >10% то продовжують цикл.

 

69. Розподіл напружень в масиві основи, метод кутових точок.

1. напруження від власної ваги грунту:

σzg= γ1*h1+(γ s –γw)*1/(1+e)*h2 + γ w*h2 +γ3*h3,

де (1-ий доданок)- власна вага грунту

2-й – грунт у воді

3-ій- вага води

2. Розподіл напруг в масиві грунту від дії фундаменту нерівномірним. В товщі грунту можна провести лінію рівних напружень, які носять назву-ізобари. Максимальні навантаження спостерігаються по осі навантаження. Тиск основи розподіляється в усіх напрямках. Тому значення має не тільки величина навантаження, а й розміри фундаменту.

Розподіл напружень від зосередженої сили:

r=√(x^2+y^2)

R=√(x^2+y^2+z^2)

σzp(M)=3/2*N/π*z ^3/R^5=K*N/z^2 –для однієї сили

r/z		0.1	0.2	0.5	1.0	2.0	3.0
K	0.4775	0.4657	0.4329	0.2733	0.0844	0.0085	0.0015

σzp=K1*N1/ z^2+ K2*N2/ z^2+ K3*N3/ z^2+….. – для кількох сил

 

1.Метод кутових точок.

Оскільки фундамент має форму, площу то тиск від нього створює напруження не лише відносно центральної осі, але й відносно інших точок, в тому числі, що знаходяться поза контуром. Часто є необхідність розв’язати задачу впливу сусідніх фундаментів на грунт під фунд., що проектується. Для цього користуються методом кутових точок:

а) точка на куту фундаменту: σzp= α’*Po, α’ =α/4

б) точкаа в середині контуру: σzp= Po* (α1’+ α2’ +α3’+ α4’)

η1=l1/b1, η2=l2/b2 η3=l3/b3 η4=l4/b4

в) точка поза контуром завантаженої площі σzp= Po* (α1234’- α2’ -α3’- α4’)

 

 

70. Види деформацій основи. Розрахунок основи за деформаціями. Метод пошарового підсумування.

1.Види деформацій:

а) Осадки S визначається коефіцієнтом нерівномірності осадки

(S1-S2)/L=Δ/L

б) Просадки – це додаткові осадки за рахунок зміни структури грунту

в) Набухання і осадки – викликані зміною об’єму за рахунок хімічних, температурних процесів

г) Осідання – викликані зміною геотехнічних умов

 

Метод пошарового підсумування.

В основі даного методу покладені наступні припущення:

1. середовище є лінійно деформативне

2. товща розбивається на елементарні шари потужністю ξ=2*z/2

Метод пошарового сумування полягає в тому, що основу яка розглядається як лінійно деформоване середовище, і розбивають на ряд елементарних шарів товщ

h₀= 0/4b (в ширині фундаменту)

= 27/b = 2 (в кожному шарі деформація буде величина S_i= Е_іh_i, де Е_і- відносна деформація і-го шару, h_i- його потужність)

;

В даному методі для розрах. величини викор. дві формули:

 

якщо b 10м то тиск P= -сер. тиск.

якщо b<10м то P=P додатковий тискю.

за приймається = ;

загальна осадка S=0.8 ;

=0,8; A₁ = l*1 A₂ = 2l*1

 

Осадка в кожному шарі буде складати:

Si=βi *hi/Ei * σzp,сер

S=ΣSi

 

71. Основи розрахунку і проектування пальових фундаментів. Визначення несучої здатності палі, допустимого розрахункового навантаження, кількості паль та розташування їх в плані.

Основною особливістю є те. Що палі працюють не лише підошвою, а й боковою поверхнею. Палі використовують тоді, коли несуча здатність грунтів основи не задовольняє забезпечення стійкості будівлі.

Палі бувають: палі-стійки, висячі палі.

Палі-стійки – це палі всіх видів, які спираються на скельні грунти, а також забивні палі, які спораються на мало стискувані грунти. верхня частина палі називається головою, а після забивання вона монтується у ростверк. Ростверк – це з/б конструкція, яка з’єднує голови паль.

ВИЗНАЧЕННЯ НЕСУЧОЇ ЗДАТНОСТІ ПАЛЬ

Розрізнфють несучу здатність:

а) несуча здатність палі стійки: Fd=γc * R *A

де γc- коефіцієнт умов роботи (=1)

R – розрахунковий опір грунту під нижнім кінцем палі

A – площа опирання палі на грунт

б) несуча здатність висячої палі: Fd = γc * (γcr *R*A + U *Σ γcf *Li *fi)

де γcr, γcf – коефіцієнти умов роботи грунту під конусом палі і по боковій поверхні палі,

U – зовнішній периметр відповідної палі

Крім несучої здатності Fd, розрізняють допустиме розрахункове навантаження на палю:

P = Fd/ γк, де γк – коефіцієнт надійності

Кількість паль визначається: n = N / P

 

72. Основи розрахунку підпірних стінок.

Підпірні стінки є стримувальними спорудами, можуть застосовуватись в комбінації із палями або анкерними конструкціями, і служать для підтримки схилу, який характеризується пониженою стійкістю.

Масивні підпірні стінки в основному працюють на зсув по підошві фундаменту. Тому нижня частина їх як правило є більш масивною і уширеною. Зсув по підошві фундаменту викликають сили які діють від тиску гренту.

При розрахунку підпірних стінок необхідно встановити співвідношення між силою тиску з боку грунту та силою опору підпірної стінки.

Вихідною умовою для визначення співвідношення між вертикальними і горизонтальними напругами в товщі є встановлення областей граничної рівновагою.

Ea= γ * H^2 /2 *tg ^2(45 - φ/2) – сила, яка діє з боку грунту на підпірну стінку.

M(Ea) = Ea *1/3 H - момент, який перевертає стінку

Ea= γ * H^2 /2 *tg ^2(45 - φ/2)