билет № 40

1

Билет № 40

1. Железобетонные конструкции, эксплуатируемые в условиях воздействия повышенных и высоких технологических температур. Как учитывается особенности работы бетона и ар-ры

Железобетонные конструкции отдельных цехов промышленных зданий могут подвергаться систематическому воздействию технологических температур выше 50 °С. При систематическом воздействии технологической температуры до 200 °С применяют обычный железобетон на портландцементе; если температура выше 200°С, применяют специальный жаростойкий бетон. Прочность бетона при систематическом нагреве под влиянием нарушений структуры бетона снижается. С

повышением температуры до 200°С снижение прочности при сжатии может достигать 30-40%, что должно учитываться в расчётах конструкций. Значения расчётных и нормативных сопротивлений бетонов умножают на коэффициенты: b, bt- учитывающие снижение сопротивления бетона сжатию и растяжению при кратковременном нагреве;

bl, btl – то же, при длительном нагреве.

Деформативность бетона при систематическом нагреве увеличивается под влиянием снижения модуля упругости бетона, значение которого принимается: Ebt=Eb b.

Температурная усадка бетона возникает при первом нагреве и является необратимой деформацией, которая увеличивается с повышением температуры нагрева: sl= sl t.

Температурное расширение бетона является обратимой деформацией, которая пропорциональна температуре нагрева: t= t t.

Суммарная температурная деформация бетона при нагреве:

bt = t - sl = ( t - sl )t= bt t.

для армирования жел.бет конструкций, работающих в условиях систематического воздействия технологических температур до 200°С, применяют ар-ные стали, предусмотренные для обычных условий, но с учётом дополнительных требований. Прочность стержней и проволочной ар-ры при нагреве снижается на 5-15%. Расчётные и нормативные сопротивления ар-ры умножают на коэффициенты s, st, учитывающие снижение сопротивления ар-ры при кратковременном и длительном нагреве. Модуль упругости стальной ар-ры при нагреве до 200°С снижается незначительно.

В железобетонных эл-тах с трещинами принимают среднее значение температурного расширения ар-ры в бетоне:

stm= bt +( st - bt ) . Коэффициент зависит от процента армирования продольной ар-рой.

Полная величина потерь предварительного напряжения ар-ры складывается из основных потерь при нормальной температуре и дополнительных потерь, вызванных действием температуры. Дополнительные потери принимаются равными:

1.30% потерь от ползучести бетона при нормальной температуре; 2. дополнительным потерям от релаксации напряжений в ар-ре.

2. Изобразите связи по нижним поясам ферм ОПЗ длиной 60 м с шагом колонн 6 м. Укажите назначение каждой системы связей

Связи – это важные элементы стального каркаса, которые необходимы для:

обеспечения неизменяемости пространственной системы каркаса и устойчивости его сжатых элементов,

восприятия и передачи на фундаменты некоторых нагрузок (ветровых, горизонтальных от кранов),

обеспечения совместной работы поперечных рам при местных нагрузках (например крановых),

создания жесткости каркаса, необходимой для обеспечения нормальных условий эксплуатации,

обеспечения условий высококачественного и удобного монтажа.

Связи между фермами, создавая общую пространственную жесткость каркаса, обеспечивают:

устойчивость сжатых элементов ригеля из плоскости ферм,

перераспределение местных нагрузок (крановых) проложенных к одной из рам, на соседние рамы,

удобства монтажа,

заданную геометрию каркаса,

2

восприятие и передачу на колонны некоторых нагрузок.

Система связей покрытия состоит из горизонтальных и вертикальных связей. Горизонтальные связи располагаются в плоскостях нижнего, верхнего поясов ферм и верхнего пояса фонаря. Горизонтальные связи состоят из поперечных и продольных (рис 1,2).

Рис. 1. Связи между фермами а — по верхним поясам ферм; б — по

нижним поясам ферм; в — вертикальные; 1 —

распорка в коньке; 2 — поперечные связевые фермы;

3 — продольная свяэевая ферма; 4 — растяжка по нижнему поясу;

5 — вертикальные связи

В зданиях с мостовыми кранами необходимо обеспечить горизонтальную жесткость каркаса как поперек, так и вдоль здания. При работе мостовых кранов возникают усилия, вызывающие поперечные и продольные деформации каркаса цеха.

Горизонтальные силы от мостовых кранов воздействуют в поперечном направлении на одну плоскую раму или две-три смежные. Связи обеспечивают совместную работу системы плоских рам, вследствие чего поперечные деформации каркаса от действия сосредоточенной силы значительно уменьшаются.

Поперечные связи закрепляют продольные, а в торцах здания они необходимы и для восприятия ветровой нагрузки, направленной на торец здания.

Стойка фахверка передают ветровую нагрузку FФВ в узлы поперечной горизонтальной торцовой фермы, поясами которой служат нижние пояса торцовой и смежной с ней стропильных ферм.

Опорные реакции торцовой фермы FВТ воспринимаются связями между колоннами и передаются на фундамент.

В длинных зданиях, состоящих из нескольких температурных блоков, поперечные связевые фермы по верхним и нижним поясам ставят у каждого температурного шва.

Конструктивная схема связей зависит главным образом от шагов стропильных ферм. Для горизонтальных связей при шаге ферм 6 м обычно применяют крестовую решетку, раскосы которой работают только на растяжение (рис а). При этом получается довольно экономичное решение, если стойки связевых ферм законструировать из двух уголков, а раскосы – из одиночных уголков. В последнее время начали применять при этом же шаге связевые фермы с треугольной решеткой (б). Здесь раскосы работают как на сжатие, так и на растяжение, поэтому их проектируют из труб или гнутых профилей. При таком типе решетки связи получаются несколько тяжелее и дороже в изготовлении, однако монтаж их упрощается. При шаге стропильных ферм 12м диагональные элементы

3

связей, даже работающие только на растяжение. получаются слишком тяжелыми. Поэтому систему связей проектируют так, чтобы наиболее длинный элемент был не более 12м, и этими элементами поддерживают диагонали.

3. Устойчивость откосов. Основы расчета коэффициентов запаса устойчивости откоса. Характерные примеры инженерных решений с целью "закрепления" откосов 4.3. Устойчивость откосов и склонов

Откосом называется искусственно созданная поверхность, ограничивающая природный грунтовый массив, выемку или насыпь. Откосы образуются при возведении различного рода насыпей (дамбы, земляные плотины и т.д.) и выемок (котлованы, траншеи, каналы и т.п.). Склоном называется откос, образованный природным путём и ограничивающий массив грунта естественного сложения.

Основными причинами потери устойчивости откосов и склонов являются:

-устройство недопустимо крутого откоса или подрезка склона, находящегося в состоянии, близком

кпредельному;

-увеличение внешней нагрузки (возведение сооружений, складирование материалов на откос или вблизи его бровки);

4

-изменение внутренних сил (изменение удельного веса грунта при изменении его влажности);

-неправильное назначение расчетных характеристик прочности грунта или снижение его сопротивления сдвигу за счёт повышения влажности и др. причин;

-проявление гидродинамического давления, сейсмических сил, различного рода динамических воздействий (движение транспорта, забивка свай и т.п.).

4.3.1.Понятие о коэффициенте запаса устойчивости откосов и склонов.

Коэффициент устойчивости часто принимается в виде:

где φ, с – расчетные значения характеристик сопротивления сдвигу грунта, принятые в проекте; φ’, с’ – то же, соответствующие предельному состоянию откоса или склона.

нормативный коэффициент устойчивости.

Группы методов используемых для расчетов устойчивости склонов и откосов:

-элементарные решения;

-строгие решения;

-инженерные методы;

-численные методы.

При этом анализируются два типа задач:

1). Оценка устойчивости откоса или склона заданной крутизны

2). Определение оптимальной крутизны откоса или склона при заданном kstн .

4.4. Простейшие методы расчетов устойчивости 4.4.1. Устойчивость откосов в идеально сыпучих грунтах (ϕ ≠0; с=0)

Имеется откос с углом заложения α, при заданном φ для песка, слагающего откос (рис.4.4, а). Рассмотрим равновесие частицы, свободно лежащей на поверхности откоса: т.к. грунт обладает только внутренним трением, то устойчивость будет обеспечена, если T≤T’.

Рис.4.4. Схемы к расчету устойчивости откосов:

а – идеально сыпучего грунта; б – то же, при действии фильтрационных сил; в – идеально связного грунта

Задавшись весом частицы P и учитывая, что коэффициент внутреннего трения грунтов f tg , получим;

5

T P sin ;

T ' N tg P cos tg

T T ' , откуда tg tg или

при α=φ в идеально сыпучих грунтах угол естественного откоса – α равен углу внутреннего трения

при kst kstн откос обладает необходимым запасом устойчивости.

В случае, если требуется определить угол заложения будущего откоса с запасом устойчивости, то α соответственно определиться как:

4.4.2. Учет влияния фильтрационных сил

Если уровень подземных вод находится выше подошвы откоса, возникает фильтрационный поток, выходящий на его поверхность, что приводит к снижению устойчивости откоса.

В этом случае при рассмотрении равновесия частицы необходимо добавить гидродинамическую составляющую D.

Гидравлический градиент в точке выхода потока равен:

i sin , а гидравлическая составляющая в единице объема грунта равна:

D w n i w n sin

γw – удельный вес воды; n – пористость.

Учитывая, что вес единицы объема грунта P=γV, где V=1. Уравнение предельного состояния запишется как:

wnsin sb sin sb cos tg ' 0

т.к. tg ' tg kst , после преобразования получим

Угол заложения откоса при заданном нормативном коэффициенте устойчивости:

4.4.3. Устойчивость вертикального откоса в идеально связных грунтах (ϕ=0; с≠0)

Если высота откоса, сложенного связными грунтами, не превышает предельного значения h0, то связный грунт может держать вертикальный откос.

Наиболее неблагоприятное напряженное состояние возникает у подошвы откоса в т.А (рис.4.1, в) Именно здесь начинает формироваться состояние предельного равновесия.

Максимальное главное напряжение в этой точке равно природному, т.е. 1 h0 . Поскольку откос ограничен свободной вертикальной поверхностью, минимальное главное напряжение в т.А равно нулю, т.е. 3 0 .

6

Условие предельного равновесия имеет вид:

Учитывая, что здесь φ=0 (по условию задачи), а также подставляя сюда σ1 и σ3, после преобразования будем иметь: h0 2c .

Коэффициент устойчивости вертикального откоса при h≤h0:

kst 2ch

Высота вертикального откоса в идеально связных грунтах, отвечающего заданному запасу устойчивости:

h2c(kstн )

4.4.4.Устойчивость вертикального откоса в грунтах, обладающих трением и сцеплением (ϕ ≠0; с≠0)

Нетрудно заметить, что учет внутреннего трения грунта приводит к некоторому увеличению предельной высоты вертикального откоса.

4.5. Инженерные методы расчёта устойчивости откосов и склонов 4.5.1. Метод круглоцилиндрических поверхностей скольжения

Рис.4.5. Схема к расчету устойчивости откосов методом круглоцилиндрический поверхностей скольжения: 1, 2, … - номера элементов

Предполагается, что потеря устойчивости откоса (склона) может произойти в результате вращения отсека грунтового массива относительно некоторого центра О (рис. 4.5, а).

Суть метода заключается в анализе устойчивости склона против сдвига по ряду возможных поверхностей скольжения, представленных дугой окружности с радиусом r и центром в т. О.

Отсек грунтового массива, ограниченный свободной поверхностью и поверхностью скольжения, разбивается вертикальными линиями на n элементов таким образом, чтобы можно было принять основание каждого отсека плоским, а прочностные характеристики постоянными.

Смещающийся массив рассматривается как недеформируемый отсек, все точки которого участвуют в общем движении.

Коэффициент устойчивости принимается в виде:

7

kst M sr M sa , где Мsr и Msa – моменты относительно центра вращения О всех сил, соответственно

удерживающих и смещающих отсек. Порядок вычислений:

1. Грунтовый массив разбивается на отдельные элементы.

2. Вычисляются вертикальные силы, действующие на каждый элемент: собственный вес грунтаPgi и равнодействующая нагрузки на его поверхности Pqi.

3. Равнодействующая сил Pgi+Pqi раскладывается на нормальную Ni и касательную Ti составляющие.

Ni Pgi Pqi cos i ; Ti Pgi Pqi sin i . 4. Находим c и li – длину дуги.

Момент сил, вращающих отсек вокруг т. О, определится как:

n – число элементов в отсеке.

удерживающие силы обуславливаются сопротивлением сдвигу за счет внутреннего трения и сцепления грунта.

Сила трения:

Тi' Nitg i cili (Pgi Pqi )cos itg i cili .

При наличии внешних вертикальных нагрузок они включаются в величину веса блока (призмы).

Pi Pig Piq

α – угол между нормалью к основанию i-го элемента и вертикалью.

l bi i - длина основания i-го элемента, где bi – ширина i-го отсека.

i cos

φI i и cI i – расчетные значения характеристик прочности грунта в пределах основания i-го элемента.

i 1

При kst ≥ kнst устойчивость откоса относительно выбранного центра вращения т.О обеспечена.

-Основная сложность при практических расчетах заключается в том, что положение центра вращения О и выбор радиуса r, соотносящие наиболее опасному случаю, неизвестны.

-Обычно проводится серия таких расчетов при различных положениях центров вращения и значениях r.

-Чаще всего наиболее опасная поверхность скольжения проходит через нижнюю точку откоса (склона). Кроме слабых грунтов с минимальными φ и с.

4.5.2.Мероприятия по повышению устойчивости откосов и склонов

Одним из наиболее эффективных способов повышения устойчивости откосов и склонов является их выполаживание или создание уступчатого профиля с образованием горизонтальных площадок (берм) по высоте откоса.

8

При относительно небольшой высоте откоса эффективна пригрузка подошвы в его низовой части или устройство подпорной стенки, поддерживающей откос. Закрепление поверхности откоса может быть осуществлено мощением камнем, одерновкой, укладкой бетонных плит.

Важнейшим мероприятием является регулирование гидрогеологического режима откоса или склона. Устройство канав для перехватывания поверхностных вод, отвод воды с берм, устройство дренажа.

Конструктивные мероприятия типа прорезания потенциально неустойчивого массива грунтов системой забивных или набивных свай, анкерное закрепление во взаимодействии с подпорными стенками или свайными конструкциями.

4. Перечислите технические параметры по которым подбирается монтажный кран. Изобразите схему установки башенного крана при монтаже многоэтажного промышленного здания. Выберете (с использованием справочника) башенный кран при следующих параметрах здания : 6 этажей высотой 3,3м; 4 пролета по 9м ; 2 температурных блока по 60м; самый тяжелый элементколонна

4,5т.

Выбор крана для каждого монтажного потока производят по техническим параметрам. К ним относятся: требуемая грузоподъемность Qк, наибольшая высота подъема крюка Hк, наибольший вылет крюка Lк .

1) Qк - грузоподъемность, определяется по массе элемента Qэ, массы монтажных приспособлений Qпр, и массы грузоподъемного устройства Qгр Qк Qэ +Qпр+Qгр Q=4,5+0,18+0,12=4,8 т.

2) Высота подъема крюка

Hк=hо+hз+hэ+hст

ho – расстояние от уровня стоянки крана до опоры сборного элемента на верхнем монтажном горизонте,

м

hз – запас по высоте для обеспечения безопасности монтажа(не менее 1 м),м hэ – высота или толщина элемента , м

hст- высота страповки ;

Hк=19.8+1+1=21.8 м

b - расстояние от центра тяжести элемента до выступающей части здания со стороны крана , м;

а – ширина подкранового пути, м;

с – расстояние от оси подкранового рельса до ближайшей выступающей части здания , м.

Lкр=18+5=23 м

Данным условиям удовлетворяет кран КБ-401А

9

5. Проект организации строительства. Состав и содержание. Порядок разработки.

Состав, содержание и порядок проектирования организации строительства и производства работ регламентируется основными положениями СНиП 3.01.01—85 «Организация строительного производства».

Проект организации строительства новых, расширения и реконструкции действующих объектов (ПОС), как отмечалось выше, при двухстадийном проектировании разрабатывается в составе утверждаемого проекта организацией, которая выполняет данный проект в целом, или специализированной организацией по договору с ген-проектировщиком. ПОС является обязательным документом для заказчика, подрядчиков, а также для организаций, осуществляющих финансирование и материальнотехническое обеспечение.

Исходные материалы ПОС:

технико-экономические обоснования (ТЭО) или расчеты (ТЭР);

инженерные изыскания;

решения по применению материалов, конструкций и средств механизации, согласованные с подрядчиками;

условия поставки и транспортирования материалов и оборудования;

разбивка объектов строительства на пусковые комплексы;

сведения об источниках снабжения строительства электроэнергией и водой;

прочие требования заказчика и подрядчика (необходимость проектирования временного жилья, производственных зданий и сооружений и др.);

директивные сроки строительства.

Определение объемов работ и расчеты потребности в материалах и энергетических ресурсах

производятся упрощенными способами: по данным проектов аналогичных зданий и сооружений с использованием выборок из рабочих чертежей; по действующим Справочникам укрупненных показателей сметной стоимости и расхода ресурсов, Укрупненным сметным нормам на здания и сооружения, Показателям сметной стоимости и расхода ресурсов и другим нормативам. Потребность в машинах, транспорте, энергетических и других ресурсах определяется расчетным путем или по действующим расчетным нормативам на 1 млн. руб. годового объема СМР. Число работающих на строительстве (списочный состав) определяется на основе среднегодовой выработки.

ПОС должен содержать: стройгенпланы на подготовительный и основной периоды строительства; календарный план строительства и отдельно план подготовительного периода (для сложных объектов сводный план выполняется в виде комплексного укрупненного сетевого графика).

10

На основании КП строительства составляются:

график производства СМР на стройке;

организационно-технологические схемы возведения объектов с указанием последовательности работ на них;

ведомость объемов строительных, монтажных и специальных работ с выделением работ по основным объектам и комплексам и периодам строительства;

ведомость потребности в конструкциях, изделиях, материалах и оборудовании с распределением по объектам и периодам строительства;

график потребности в основных строительных машинах и транспорте по строительству в целом;

график потребности в кадрах строителей;

пояснительную записку, содержащую краткую характеристику условий строительства и описание методов производства основных работ, необходимые расчеты, обоснование и ТЭП.

ПОС разрабатывается с использованием типовых ППР.