- •3. Тематический план лекционного курса
- •Всего: 32 часов
- •4. Тематический план практических занятий
- •5. Рейтинговая система контроля успешности обучения студентов
- •6. Общие методические рекомендации по изучению курса Основная литература.
- •Дополнительная литература.
- •Курс лекций
- •Раздел 1. Одноэтажные промышленные здания Лекция 1. Конструктивные схемы одноэтажных промышленных зданий
- •1.1.Элементы конструкций
- •1.2. Мостовые краны
- •1.3. Компоновка здания
- •1.4. Поперечные рамы
- •1.5. Система связей
- •Минимальная длина опирания ребер плит на стропильные конструкции
- •1.6. Подкрановые балки
- •Вопросы для самоконтроля:
- •Лекция 2. Расчет поперечной рамы
- •2.1. Расчетная схема и нагрузки
- •2.2. Пространственная работа каркаса здания при крановых нагрузках
- •2.3. Определение усилий в колоннах от нагрузок
- •Расчетная длина l0 сборных железобетонных колонн зданий с мостовыми кранами
- •2.4. Особенности определения усилий в двухветвевых и ступенчатых колоннах
- •Вопросы для самоконтроля:
- •Лекция 3. Конструкции покрытий
- •3.1. Плиты покрытий
- •Технико-экономические показатели плит покрытий
- •3.2. Балки покрытий
- •Технико-экономические показатели двускатных балок покрытий пролетом18м при шаге 6 м и расчетной нагрузке 3,5—5,5 кН/м2
- •3.3. Фермы покрытий
- •Расчетная длинна l0 сжатых элементов фермы
- •3.4. Подстропильные конструкции
- •3.5. Арки
- •Вопросы для самоконтроля:
- •Лекция 4. КонструкцИи одноэтажных каркасных зданий из монолитного железобетона
- •Вопросы для самоконтроля:
- •Раздел 2. Железобетонные фундаменты Лекция 5. Отдельные фундаменты колонн
- •5.1. Конструкции сборных фундаментов
- •5.2. Конструкции монолитных фундаментов
- •5.3. Расчет фундаментов
- •Вопросы для самоконтроля:
- •Лекция 6. Ленточные фундаменты
- •6.1. Ленточные фундаменты под несущими стенами
- •6.2. Ленточные фундаменты под рядами колонн
- •6.3. Расчет ленточных фундаментов
- •Вопросы для самоконтроля:
- •Лекция 7. Сплошные фундаменты
- •Вопросы для самоконтроля:
- •Раздел 3. Каменные конструкции Лекция 8. Материалы, применяемые для каменных и армокаменных конструкций
- •8.1 Каменные материалы
- •8.2 Растворы для каменной кладки
- •8.3 Материалы для армокаменных конструкций
- •Вопросы для самоконтроля:
- •Лекция 9. Физико-механические свойства кладки
- •9.2. Прочность кладки при различных силовых воздействиях Прочность кладки при центральном сжатии и факторы, влияющие на нее
- •Прочность кладки при местном сжатии (смятии)
- •Прочность кладки при растяжении.
- •Прочность кладки при срезе
- •Прочность кладки при изгибе
- •9.3. Деформативные характеристики кладки
- •Вопросы для самоконтроля:
- •Лекция 10. Расчет прочности элементов каменных конструкций на сжатие
- •10.1. Методы расчета каменных конструкций
- •10.2. Осевое (центральное) сжатие
- •10.3 Внецентренное сжатие
- •10.4 Косое внецентренное сжатие
- •Вопросы для самоконтроля:
- •Лекция 11. Расчет прочности элементов каменных конструкций на смятие, изгиб и центральное растяжение
- •11.1 Местное сжатие (смятие)
- •11.2 Изгиб, срез и растяжение
- •Вопросы для самоконтроля:
- •Лекция 12. Расчет каменных конструкций зданий
- •12.1 Конструирование схемы каменных зданий
- •12.2 Рекомендации по предварительному назначению толщины стен
- •12.3 Расчёт стен многоэтажных зданий с жёсткой конструктивной схемой
- •12.4 Расчёт многоэтажных зданий на ветровую нагрузку
- •12.5 Расчёт зданий с упругой конструктивной схемой
- •12.6. Особенности расчета стен в зависимости от конструкции их слоёв (расчет многослойных стен)
- •Вопросы для самоконтроля:
- •Лекция 13. Комплексные конструкции
- •13.1. Армокаменные конструкции
- •13.2. Конструкции с поперечной арматурой
- •13.3. Конструкции с продольной арматурой
- •13.4. Армокаменные конструкции со смешанным армированием
- •13.5. Армокаменные конструкции с напрягаемой арматурой
- •Вопросы для самоконтроля:
Технико-экономические показатели плит покрытий
Тип плиты |
Масса плиты, т |
Классы бетона |
Приведенная толщина бетона, см |
Расход стали на плиту, кг, при армировании продольных ребер |
|
стержнями |
канатами или высокопрочной проволокой |
||||
Ребристая 3x12 м |
6,8 |
С25/30, С35/40 |
7,65 |
265-391 |
205-288 |
То же, 3×6 м |
2,38 |
С20/25, С25/30 |
5,3 |
70-101 |
56-70 |
2Т 3×12 м |
6,8 |
С35/40 |
7,65 |
330 |
237 |
То же, 3×6 м |
2,38 |
С20/25 |
5,3 |
85 |
63 |
Ребристая малоуклонная 3×18 м |
12,2 |
С35/40 |
8,98 |
- |
581 |
Сводчатая КЖС 3×18м |
10,9 |
С35/40 |
8,03 |
- |
431 |
Двускатная 3×18 м |
15,1 |
С35/40 |
11,2 |
- |
382 |
Технические решения крупноразмерных плит 3×18 и 3×24м, опирающихся на балки пролетом 6 или 12 м, разработаны для покрытий со скатной и малоуклонной кровлей (рис. 3.5). Плиты 2Т в этом решении имеют трапециевидные продольные ребра с уклоном верхнего пояса 1 : 12 и полку переменной толщины (25—60 мм). Плиты крупноразмерные железобетонные сводчатые КЖС имеют криволинейные продольные ребра с уширениями в нижней и верхней частях, гладкую полку толщиной 40…50 мм в середине пролета, 140…160 мм в торце у опор (рис. 3.6). Плиты ребристые под малоуклонную кровлю имеют трапециевидные продольные ребра с уклоном верхнего пояса 1 : 20, 1 : 30, поперечные ребра с шагом 1000 мм и полку толщиной 25 мм (рис. 3.7).
Рис. 3.5. Схема технического решения покрытия с двускатными плитами типа 2Т размером 3×18м
Рис. 3.6. Конструкция сводчатой крупноразмерной панели КЖС
Рис. 3.7. Схема ребристой плиты покрытия под малоуклонную кровлю размером 3×18м
По технико-экономическим показателям ребристые малоуклонные плиты немного уступают сводчатым плитам КЖС, однако их преимущество в том, что при малом уклоне покрытия можно широко применять средства механизации в производстве кровельных работ. При криволинейной поверхности сводчатых плит это затруднено.
3.2. Балки покрытий
Балки покрытий могут быть пролетом 12 и 18 м, а в отдельных конструкциях - пролетом 24 м. Очертание верхнего пояса при двускатном покрытии может быть трапециевидным с постоянным уклоном, ломаным или криволинейным (рис. 3.9, а - в). Балки односкатного покрытия выполняют с параллельными поясами или ломаным нижним поясом, плоского покрытия - с параллельными поясами (рис. 3.9,г - е). Шаг балок покрытий 6 или 12 м.
Рис. 3.9. Конструктивные схемы балок покрытий
Наиболее экономичное поперечное сечение балок покрытий - двутавровое со стенкой, толщина которой 60…100 мм устанавливается главным образом из условий удобства размещения арматурных каркасов, обеспечения прочности и трещиностойкости. У опор толщина стенки плавно увеличивается, и устраивается уширение в виде вертикального ребра жесткости. Стенки балок в средней части пролета, где поперечные силы незначительны, могут иметь отверстия круглой или многоугольной формы, что несколько уменьшает расход бетона, создает технологические удобства для сквозных проводок и различных коммуникаций.
Высоту сечения балок в середине пролета принимают (1/10 – 1/15)l. Высоту сечения двускатной трапециевидной балки в середине пролета определяет уклон верхнего пояса 1 : 12 и типовой размер высоты сечения на опоре 800 мм (или 900 мм). В балках с ломаным очертанием верхнего пояса благодаря несколько большему уклону верхнего пояса в крайней четверти пролета достигается большая высота сечения в пролете при сохранении типового размера высоты сечения на опоре. Балки с криволинейным верхним поясом приближаются по очертанию к эпюре изгибающих моментов и теоретически несколько выгоднее по расходу материалов, однако усложненная форма повышает стоимость их изготовления.
Ширину верхней сжатой полки балки для обеспечения устойчивости при транспортировании и монтаже принимают (1/50 – 1/60)l. Ширину нижней полки для удобного размещения продольной растянутой арматуры принимают 250…300 мм.
Двускатные балки выполняют из бетона класса С20/25…С35/40 и армируют напрягаемой проволочной, стержневой и канатной арматурой (рис. 3.10). При армировании высокопрочной проволокой ее располагают группами по 2 шт. в вертикальном положении, что создает удобства для бетонирования балок в вертикальном положении. Стенку балки армируют сварными каркасами, продольные стержни которых являются монтажными, а поперечные - расчетными, обеспечивающими прочность балки по наклонным сечениям; приопорные участки балок для предотвращения образования продольных трещин при отпуске натяжения арматуры (или ограничения ширины их раскрытия) усиливают дополнительными поперечными стержнями, которые приваривают к стальным закладным деталям. Повысить трещиностойкость приопорного участка балки можно созданием двухосного предварительного напряжения (натяжением также и поперечных стержней).
а – прямоугольное; б – тавровое; в, г, - двутавровое; 1 – напрягаемая стержневая арматура; 2 – проволочная арматура
Рис.3.10. Поперечные сечения стропильных балок
Рис.3.11. Формы отверстий в стенках стропильных балок
Рис.3.12. Сборная балка, составленная из отдельных блоков
Рис.3.13. Конструкция двускатной стропильной балки с ненапрягаемой арматурой пролетом 9,0м
Рис. 3.14. Двускатная балка покрытия двутаврового сечения пролетом 18м со стержневой (а), проволочной (б) и прядевой (в) арматурой
Двускатные балки двутаврового сечения для ограничения ширины раскрытия трещин, возникающих в верхней зоне при отпуске натяжения арматуры, целесообразно армировать также и конструктивной напрягаемой арматурой, размещаемой в уровне верха сечения на опоре (рис. 3.15). Этим уменьшаются эксцентриситет силы обжатия и предварительные растягивающие напряжения в бетоне верхней зоны.
Двускатные балки прямоугольного сечения с часто расположенными отверстиями условно называют решетчатыми балками (рис. 3.16). Типовые решетчатые балки в зависимости от значения расчетной нагрузки имеют градацию ширины прямоугольного сечения 200, 240 и 280 мм. Для крепления плит покрытий в верхнем поясе балок всех типов заложены стальные детали.
1 – нижняя арматура
2 – верхняя арматура
Рис. 3.15. Схема расположения напрягаемой арматуры двускатной балки
Рис. 3.16. Двускатная решетчатая балка покрытия прямоугольного сечения пролетом 18м
Балки покрытия рассчитывают как свободно лежащие; нагрузки от плит передаются через ребра. При пяти и больше сосредоточенных силах нагрузку заменяют эквивалентной равномерно распределенной. Для двускатной балки расчетным оказывается сечение, расположенное на некотором расстоянии х от опоры. Так, при уклоне верхнего пояса 1 : 12 и высоте балки в середине пролета h = l/12 высота сечения на опоре составит , а на расстоянии x от опоры
(3.1)
Положим рабочую высоту сечения балки , изгибающий момент при равномерно распределенной нагрузке:
(3.2)
тогда площадь сечения продольной арматуры:
(3.3)
Расчетным будет то сечение балки по ее длине, в котором достигает максимального значения. Для отыскания этого сечения приравниваем нулю производную
(3.4)
Отсюда, полагая, что - величина постоянная, дифференцируя, получим
(3.5)
Из решения квадратного уравнения найдем x=0,37l. В общем случае расстояние от опоры до расчетного сечения x= 0,35.. .0,4l.
Если есть фонарь, то расчетным может оказаться сечение под фонарной стойкой. Поперечную арматуру определяют из расчета прочности по наклонным сечениям. Затем выполняют расчеты по трещиностойкости, прогибам, а также расчеты прочности и трещиностойкости на усилия, возникающие при изготовлении, транспортировании и монтаже. При расчете прогибов трапециевидных балок следует учитывать, что они имеют переменную по длине жесткость.
Для расчета балок покрытий на ЭВМ разработаны программы, согласно которым может быть выполнен выбор оптимального варианта конструкции. Варьируя переменными параметрами (класс бетона, класс арматуры, размеры поперечного сечения, степень натяжения арматуры и др.), ЭВМ выбирает для заданного пролета и нагрузки лучший вариант балки по расходу бетона, арматуры, стоимости и выдает данные для конструирования.
Технико-экономические показатели двускатных балок покрытий в зависимости от формы сечения и вида напрягаемой арматуры приведены в табл. 3.2.
Балки двутаврового сечения экономичнее решетчатых по расходу арматуры приблизительно на 15 %, по расходу бетона - приблизительно на 13%.
При наличии подвесных кранов и грузов расход стали в балках увеличивается на 20—30%.
Таблица 3.2.