- •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:
5.3. Расчет фундаментов
В общем случае размеры подошвы фундаментов назначают согласно требованиям норм проектирования оснований зданий и сооружений, рассчитывая основания по несущей способности и по деформациям, что излагается в курсе оснований и фундаментов. Предварительное определение размеров подошвы фундаментов зданий классов I и II, а также окончательное их назначение для фундаментов зданий и сооружений классов III и IV допускается производить из условия, чтобы среднее давление на основание под подошвой фундамента не превышало давления, вычисляемого по условному давлению R0 фиксированному для фундаментов шириной 1 м и глубиной 2 м.
Расчетное давление принимают по результатам инженерно-геологических изысканий площадки строительства и по указаниям норм, где учитывается, что условное расчетное сопротивление основания R0 зависит от вида и состояния грунта. Окончательные размеры подошвы фундаментов в оговоренных условиях принимают по значению давления на грунт, вычисленному с учетом R0, а также принимаемых размеров подошвы фундамента и глубины его заложения.
Опыты показали, что давление по подошве фундамента на основание в общем случае распределяется неравномерно в зависимости от жесткости фундамента, свойств грунта, интенсивности среднего давления. При расчетах условно принимают, что оно распределено равномерно, что для конструкции отдельных фундаментов не имеет существенного значения.
Рис.5.7. К расчету центрально-нагруженного фундамента
1 – пирамида продавливания; 2 – основание пирамиды продавливания
Давление на грунт у края фундамента, загруженного внецентренно в одном направлении, не должно превышать 1,2 R, а в углу при двухосном внецентренном загружении —1,5 R.
Размеры сечения фундамента и его армирование определяют из расчета прочности на усилия, вычисленные при нагрузках и сопротивлении материалов по первой группе предельных состояний.
Центрально-нагруженные фундаменты. Необходимая площадь подошвы центрально-загруженного фундамента (рис 5.7) при предварительном расчете
(5. 1)
где Nn — расчетное усилие, передаваемое фундаменту; d—глубина заложения фундамента; γт — 20 кН/м3 — усредненная нагрузка от единицы объема фундамента и грунта на его уступах.
Если нет особых требований, то центрально-загруженные фундаменты делают квадратными в плане или близкими к этой форме.
Минимальную высоту фундамента с квадратной подошвой определяют условным расчетом его прочности против продавливания в предположении, что продавливание может происходить по поверхности пирамиды, боковые стороны которой начинаются у колонн и наклонены под углом 45°. Это условие выражается формулой (для тяжелых бетонов).
(5.2)
где fcd — расчетное сопротивление бетона при растяжении;
um=2(h+ bk+2h0) — среднее арифметическое между периметрами верхнего и нижнего оснований пирамиды продавливания в пределах болезной высоты фундамента h0.
Продавливающая сила принимается согласно расчету по первой группе предельных состояний на уровне верха фундамента, за вычетом давления грунта по площади основания пирамиды продавливания:
(5.3)
где
N – расчетная сила.
В формуле (5.З) масса фундамента и грунта на нем не учитывается, так как она в работе фундамента на продавливание не участвует. Полезная высота фундамента может быть вычислена по приближенной формуле, выведенной на основании выражений (5.2) (5.З):
. (5.4)
Фундаменты с прямоугольной подошвой рассчитывают на продавливание также по условию (16.2), принимая
(5.5)
где А2—площадь заштрихованной части подошвы на рис. 5.7; b1 и b2 — соответственно верхняя и нижняя стороны одной грани пирамиды продавливания.
Полную высоту фундамента и размеры верхних ступеней назначают с учетом конструктивных требований, указанных выше.
Внешние части фундамента под действием реактивного давления грунта снизу работают подобно изгибаемым консолям, заделанным в массиве фундамента; их рассчитывают в сечениях: I—I — по грани колонны, II—II—по грани верхней ступени, III—III—по границе пирамиды продавливания.
Полезную высоту нижней ступени принимают такой, чтобы она отвечала условию прочности по поперечной силе без поперечного армирования в наклонном сечении, начинающемся в сечении III—III. Для единицы ширины этого сечения на основании формулы (5.6) должно быть (при фш=0)
(5.6)
где на основании рис. 5.7
Кроме того, полезная высота нижней ступени должна быть проверена на прочность против продавливания по условию (5.2).
Армирование фундамента по подошве определяют расчетом на изгиб по нормальным сечениям I—I и II—II. Значение расчетных изгибающих моментов в этих сечениях
(5. 7)
Сечение рабочей арматуры на всю ширину фундамента можно вычислить, принимая
(5. 8)
Содержание арматуры в расчетном сечении должно быть не ниже минимально допустимого процента армирования в изгибаемых элементах.
При прямоугольной подошве сечение арматуры фундамента определяют расчетом в обоих направлениях.
Если в результате окончательного расчета основания фундамента, согласно указаниям норм проектирования оснований, предварительно принятые размеры подошвы необходимо изменить, конструкция фундамента должна быть откорректирована. Внецентренно нагруженные фундаменты целесообразно делать с прямоугольной подошвой, вытянутой в плоскости действия момента. Предварительно краевые давления под подошвой фундамента (рис. 16.8) в случае одноосного внецентренного загружения определяют в предположении линейного распределения давления по грунту в направлении действия момента по формулам:
Рис.5.8. К расчету внецентренно загруженного фундамента
а — расчетная схема б, в, г — эпюры давления
(5.9)
при
(5.10)
при
В этих формулах
(5.11)
где Nn, Мn, Qn —нормальная сила, изгибающий момент и поперечная сила, действующие в колонне на уровне верха фундамента, соответствующие второй группе предельных состояний; Ninf , Мinf — соответственно сила и момент на уровне подошвы фундамента.
Согласно нормам, краевые давления на грунт не должны превышать 1,2R, а среднее давление
Допустимая степень неравномерности краевых давлений зависит от характера конструкций, опирающихся на фундамент. В одноэтажных зданиях, оборудованных кранами грузоподъемностью более 75 т, и в открытых эстакадах по опыту проектирования принимают р2≥0,25p1 (рис. 5.8,б) в зданиях с кранами грузоподъемностью менее 75 т допустима эпюра давления по рис. 16.8, в; в бескрановых зданиях при расчете на дополнительные сочетания нагрузок возможна эпюра по рис. 16.8,г с выключением из работы не более 1/4 подошвы фундамента (l ≥ 3/4a).
При подборе размеров подошвы фундаментов с учетом перечисленных условий можно пользоваться формулами, приведенными в табл. XII.1.
Конструкцию внецентренно нагруженного фундамента рассчитывают теми же приемами, что и центрально-загруженного. При этом расчете давление на грунт определяют от расчетных усилий без учета массы фундамента и засыпки на нем, т.е. опуская в первой формуле (XII.II) второй член.
Изгибающие моменты, действующие в консольных частях фундамента, можно вычислять, заменяя трапециевидные эпюры давления равновеликими прямоугольниками.