билет № 05

1

Билет № 5

1. Назначение и виды арматуры. С помощью диаграммы «напряжения относительные деформации» проанализируйте работу под нагрузкой обычных и упрочнённых арматурных сталей. Дайте определение понятию физический предел упругости, и условный предел текучести. Какие применяются способы упрочнения арматурных сталей?

Назначение арматуры:

–Восприятие растягивающих усилий;

–Усиление сжатого бетона в изгибаемых и внецентренно нагруженных элементах. Арматура бывает:

1) Рабочая (устанавливается по расчету); а) Гибкая (круглая); б) Жесткая (профиль);

2)Конструктивная (монтажная) – обеспечивает проектное положение рабочей арматуры. В зависимости от технологии изготовления различают:

1) Горячекатаная стержневая арматура класса А;

2) Холоднотянутая проволочная арматура класса В. По форме поверхности:

1) Гладкая;

2) Периодического профиля.

По способу применения при армировании железобетонных конструкций: 1) Ненапряженная (обычная); 2) Предварительнонапряженной.

Хар-ки прочности и деформаций арм. стали, устанавливаются по диаграммы «σs-ξs» , получаемой при испытании образцов на растяжение.

Рис. 1.18. Диаграммы Gs—8s при растяжении арматурной стали а—с площадкой текучести (мягкой); б—с условным пределом текучести

2

Горячекатаная арматурная сталь с площадкой текучести на диаграмме (мягкая сталь) обладает значительным удлинением после разрывадо 25% (рис.а). Напряжения, при которых деформации развиваются без заметного увеличения нагрузки наз. физическим пределом текучести арматурной стали. σу, напряжение, непосредственно предшествующее разрыву носит название временного сопротивления арматурной стали σu .

Существенного повышения прочности горячекатной стали (в несколько раз) достигают термическим упрочнением или холодным деформированием. Высоколегированные и термически упрочнённые стали, переходят в пластическую область постепенно без ярко выраженной площадки текучести (рис. б).для этих сталей устанавливают условный предел текучести – напряжение σ0.2 , при котором остаточные деформации составляют 0,2%, а также условный предел упругостинапряжение σ0.02 , при котором остаточные деформации равны 0,02% и предел упругости σse = 0,8 σ0.2 .пластические деформации арматурных сталей при напряжениях, превышающих предел упругости в диапазоне σs =(0,8…1,3) σ0.2 , могут определяться по эмпирической зависимости:εs,pl=0,25(σs/ σ0.2 -0,8)3.

При термическом упрочнении осущ. Закалка арматурной стали (нагревом до 800,900°С и быстрым охлаждением) затем частичный отпуск (нагреваем до 300-400ºС и постепенное охлаждаем). Сущность упрочнения холодным деформированием арм. стали состоит в следующем: при искусственной стяжке в холодной сост-нии до напряжения, превышающее предел текучести σк ‹ σу, под влиянием структурных изменений кристаллической решётки (наклёпа) арм. сталь упрочняется. При повторной вытяжке, поскольку пластические деформации уже выбраны, напряжение σк становится новым пределом текучести (рис.а ).Вытяжка в холодном состоянии позволяет получать высокую прочность стержней большого диаметра. Многократное волочение позволяет получать высокопрочную проволоку- В-II , BрII.

Вкачестве ненапрягаемой арматуры применяют имеющие сравнительно высокие показатели прочности арры АТ-III, A-III, проволоку Вр-I. Возможно применение А-II, если прочность арматуры A-III, не полностью используется в конструкции из-за чрезмерных деформаций или изза раскрытия трещин. Арматуру класса A-I можно применять в качестве монтажной, хомутов, вязаных каркасов, поперечных стержней сварных каркасов. В качестве напрягаемой рекомендуется применять стержневую термически упрочнённую арматуру классов Aт-6, Ат-5, горячекатаную А-6, А-5, для элементов длиной свыше 12 м целесообразно применять арматурные канаты и прочную проволоку. Допускается применение стержней А-4, А-5.

Вконструкциях, эксплуатируемых при отрицательных температурах не применяют арматуру подверженную хладноломкости. Хорошо сваривается контактной сваркой горячекатаная арматура от А- I до A-6, Aт-4.

2. Методика подбора высоты составной сварной металлической балки

Балки составного сечения применяют в случаях, когда прокатные балки не удовлетворяют хотя бы одному из условий — прочности, жесткости, общей устойчивости, т.е. при больших пролетах и больших изгибающих моментах, а также если они более экономичны. Составные балки, как правило, выполняют сварными. Их сечение обычно состоит из трех листов: вертикального - стенки и двух горизонтальных - полок, которые сваривают на заводе автоматической сваркой.

Высота балки определяется экономическими соображениями, максимально допустимым прогибом балки и в ряде случаев строительной высотой конструкции перекрытия, т.е. разностью отметок верха настила и верха помещения под перекрытием. Обычно строительная высота задается технологами или архитекторами. Оптимальная рекомендуемая высота в большинстве случаев диктуется экономическими

соображениями.

Рис. Зависимость массы балки от высоты ее сечения. 1 - балка, 2 - стенка, 3 - пояса

Масса балки состоит из массы ее поясов, стенки и некоторых дополнительных элементов (стыковых накладок, ребер жесткости и др.), учитываемых конструктивным

3

коэффициентом, причем с увеличением высоты балки масса поясов уменьшается, а масса стенки возрастает (рис.). Поскольку, как видно из рисунка, функции массы поясов и стенки с изменением высоты балки изменяются неодинаково — одна убывает, а другая возрастает, то существует наименьшее значение суммы обеих функций, т.е. должна быть высота, при которой суммарная масса поясов и стенки будет наименьшей. Эта высота называется оптимальной высотой hОПТ по металлоемкости, так как она определяет наименьший расход материала на балку. Можно приближенно определить оптимальную высоту балки, пользуясь функцией массы балки.

Полная масса 1 м длины балки равна массе поясов и стенки:

где h - высота балки, с - доля момента, воспринимаемою поясами балки; М — расчетный момент, действующий на балку; Rу -- расчетное сопротивление материала балки; tW - толщина стенки балки; - плотность металла; N - конструктивный коэффициент поясов (коэффициентов отношения фактической площади пояса к теоретической); CT - конструктивный коэффициент стенки.

Определяя минимум массы балки, берем производную от выражения массы балки по ее высоте и приравниваем ее нулю:

Отсюда, введя замену M/RY = W, получим

(1)

Коэффициент k зависит от конструктивного оформления балки — конструктивных коэффициентов поясов и стенки. Для балок с фрикционными соединениями из-за ослабления сечения отверстиями эти коэффициенты больше, для сварных меньше. Кроме того, конструктивный коэффициент поясов к балках переменного по длине сечения получается меньше, чем в балках постоянного сечения, так как он является средним коэффициентом, отнесенным к наиболее напряженному сечению балки. С учетом этого рекомендуется принимать k = 1,2-1,15 для сварных балок и k = 1,25- 1,2 для балок с фрикционными соединениями.

Приведенный вывод оптимальной высоты балки не является строгим, так как он не учитывает изменения соотношений между высотой и толщиной стенки в балках различной высоты, а следовательно, и изменения коэффициента k от распределения момента между стенкой и поясами балки.

Между тем из формулы (1) ясно, что соотношение между высотой балки и толщиной стенки оказывает большое влияние на экономичность сечения; при этом чем относительно тоньше стенка, тем больше высота и выгоднее сечение балки.

Зависимость оптимальной высоты балки от заданной гибкости стенки

Эту формулу можно легко получить из формулы (1). Возводя обе части равенства в квадрат и умножая их на h, получим

откуда

Здесь W =hW / tW гибкость

стенки.

Однако практическое значение гибкости стенки ограничивается необходимостью обеспечить ее устойчивость и

прочность на действие касательных напряжений.

4

На основе практики проектирования установлены рекомендуемые соотношения высоты балки и толщины стенки. Для однопролетных балок пролетом 12—16 м рекомендуется принимать W = 4,5 - 5 и

tW = 10 -12 мм.

Полученная оптимальная высота балки является наиболее рациональной, так как отступление в ту или другую стороны от высоты hОПТ вызовет увеличение расхода материала на балку.

Можно отметить, что в балке оптимальной высоты масса стенки равна массе поясов балки. При выборе высоты балки следует помнить, что функция массы балки в области своего минимума (определяющего hОПТ) меняется мало, а потому отступления от hОПТ возможны. Так, отступление действительной высоты от оптимальной на 20% приводит к изменению массы балки примерно на 4% (см. рис.).

Наряду с приведенной методикой определения оптимальной высоты балки существует методика, учитывающая не только металлоемкость самой балки, но и изменения стоимости как самой балки, так и сопряженных с ней несущих и ограждающих конструкций (колонн, стен) и эксплуатационных расходов в зависимости от высоты балки. Полученная по этой методике высота балки будет меньше, чем вычисленная по формуле (1).

Наименьшая рекомендуемая высота балки hMIN определяется жесткостью балки — ее предельным прогибом (второе предельное состояние).

Минимальную высоту балки можно получить из формулы прогиба. Для равномерно распределенной по длине балки нагрузки

Поскольку момент то,

подставляя его в формулу прогиба, получим

С другой стороны, известно, что

где (P+G) - напряжения в балке от суммы нагрузок. Поэтому после подстановки этих выражений в формулу прогиба получим:

Пользуясь законом независимости действия сил, получаем напряжение от действия нормативных нагрузок при достижении в балке напряжениями расчетного сопротивления от действия расчетных нагрузок

Отношение прогиба балок к их пролету [f/L] регламентируется нормами в зависимости от назначения балки. Используя это, получаем для балки, равномерно нагруженной по длине,

5

Использование формулы прогиба, выведенной для упругой работы материала, в данном случае возможно, так как прогиб определяется от действия нормативной нагрузки, а сечение балки подбирается от действия расчетной нагрузки, причем коэффициент надежности по нагрузке F обычно больше С1 - коэффициента учета упругопластической работы материала и, следовательно, материал балки при нормальной эксплуатации всегда работает упруго.

Минимальная высота балки обеспечивает необходимую жесткость при полном использовании несущей способности материала. При других видах нагрузки на балку (кроме подкрановых балок) hMIN можно приближенно определять по формуле (2). Из формулы видно, что необходимая высота балки увеличивается с ростом прочности материала и уменьшением допустимого прогиба.

Если полученную по формуле (2) высоту балки по каким-либо соображениям нельзя принять, то требуемую норму прогиба можно соблюсти лишь снижая расчетное сопротивление материала, принимая менее прочный материал или не полностью используя его несущую способность.

Закономерности изменения высоты балки показывают, что наиболее целесообразно принимать высоту балки близкой к hОПТ, определенной из экономических соображений, и не меньшей hMIN , установленной из условия допустимого прогиба балки. Естественно, что во всех случаях принятая высота балки в сумме с толщиной настила не должна превышать заданную строительную высоту перекрытия.

Высоту балки также следует согласовывать с размерами ширины листов по сортаменту. Желательно также, чтобы стенка по высоте выполнялась из одного листа шириной не более 2000—2200 мм. Если необходима стенка большей высоты, приходится усложнять конструкцию балки устройством продольного стыка стенки. Во всех случаях высоту составной балки в целях унификации конструкций рационально принимать кратной 100 мм.

3. Облицовка помещений АЭС металлом: причины, какой металл, его защита. Технология возведения монолитных железобетонных конструкций с облицовкой

Помещения зоны строгого режима облицовываются сталью, если:

-по проекту необходимо сохранить небольшую толщину стены и оставить на должном уровне ее непроницаемость (обеспечить герметичность – особо надежный барьер на пути газообразных и жидких радиоактивных веществ, которые присутствуют или могут появиться в помещении)

-уже при эксплуатации станции дозиметристы заметили, что в каком-то помещении повышенный фон (вследствие например образования пустот в ребристых плитах несъемной опалубки при бетонировании)

-в помещениях, где существует опасность залива радиоактивным раствором, пол облицовывается стальным листом с проверкой герметичности. Лист заводится на стену на 200 мм выше, чем предполагаемый уровень залива.

Также облицовывается сталью с внутренней стороны контайнмент с целью увеличить его непроницаемость.

В труднодоступных местах и местах с агрессивными средами в качестве облицовки используется нержавеющая сталь (например, бассейн выдержки отработанного топлива имеет двойную облицовку, внутренняя – нержавеющая сталь).

Варианты возведения:

1)Стальные листы привариваются непрерывным швом непосредственно к полосовым закладным, предусмотренным в конструкции стен и, редко, в потолочной части перекрытий. Полы из стального листа так же привариваются к закладным или к уголкам, устанавливаемым на забетонированном перекрытии. В последнем случае, в пространство между бетоном и облицовкой инъектируется цементный раствор. Все сварные швы между листами облицовки проверяются на газоплотность.

2)Стальная облицовка используется как несъемная опалубка, остающаяся в конструкции после ее бетонирования. Как правило, стальной лист облицовки с прокатными элементами жесткости объединяется с рабочей арматурой перекрытия, стены, образуя жесткий монтажный блок.

Железобетонные ограждающие конструкции радиоактивного контура одновременно функции биологической защиты и несущих конструкций, а в отдельных случаях вместе с металлической облицовкой обеспечивают герметичность помещений радиоактивного контура при повышенных значениях давления и температуры (при аварийных ситуациях).

6

Например, пароводяные коммуникации и барабаны-сепараторы не имеют теплоизоляции, и температура в этих помещениях соответствует температуре теплоносителя (280 С). В связи с этим ограждающие конструкции бетонные защищают от перегрева теплоизоляции. Поверх теплоизоляции устраивается герметическая металлическая облицовка, рассчитанная на избыточное давление, которое может возникнуть в этих помещениях при разрывах пароводяных коммуникаций.

Баки, куда осуществляют сбор средне активных отходов изготавливают из нержавеющей или углеродистой стали с надежным антикоррозийным покрытием, а помещения для установки баков оборудуют поддонами из углеродистой стали, т. к с течением времени не исключается возможность протечек.

Кроме того, трубопроводы спец канализации предназначенной для транспортировки радиоактивных стоков прокладывают в ж/б лотках облицованных нержавеющей сталью, чтобы избежать протечек и попадания радиоактивных отходов в грунт, кроме того, эта конструкция позволяет проводить дезактивацию внутренней поверхности лотков.

А также реактор и контур многократной принудительной циркуляции размещаются в герметичных помещениях, чтобы в случаях проектных аварий обеспечить локализацию выделяющихся радиоактивных веществ в пределах этих помещений, которые имеют металлическую облицовку.

Полы в помещениях, где возможны протечки конденсата и питательной воды, облицовывают металлическим листом.

На строительстве АЭС применяют следующие виды опалубочных форм: стальные ячейки, несъемная железобетонная опалубка, инвентарная щитовая опалубка, переставная щитовая опалубка, скользящая опалубка.

Рис. 10.1. Стальная ячейка заводского изготовления:

1—стальной лист; 2 — анкерный уголок; 3 — анкерный болт; 4— стержневая арматура

7

Для помещении главных корпусов АЭС с реактором ВВЭР, в которых предусмотрена облицовка бетонных поверхностен металлом, применяются конструкции в виде стальных ячеек заводского изготовления (рис. 10.1). Ячейки состоят из внешних стальных листов, соединенных диафрагмами жесткости из арматурной стали с приваренными к внутренней поверхности анкерами. В ячейках устанавливаются все технологические проходки и закладные детали и наносится антикоррозионное покрытие. Изготовленные на заводах ячейки доставляются на стройплощадку железнодорожным или автомобильным транспортом и после установки в проектное положение свариваются друг с другом и заполняются бетоном. Размеры стальных ячеек принимаются с учетом ограничения их габарита при транспортировке. При использовании стальных ячеек значительно снижаются трудоемкость работ и продолжительность строительства реакторного отделения.

4. Монтаж многоэтажных каркасных зданий

Конструктивной основой многоэтажных высотных зданий является стальной, железобетонный или комбинированный каркас с плоскими диафрагмами-связями или пространственным ядром жесткости.

Монтаж таких зданий ведут вертикальным потоком поэтапно, преимущественно методом наращивания из отдельных линейных элементов, укрупненных плоских или пространственных блоков; в небольшом объеме применяют монтаж методом подращивания - подъемом законченных перекрытий и этажей. Параллельно с монтажом несущих элементов каркаса для обеспечения его устойчивости необходимо устанавливать связи, а монтаж начинать со связевой ячейки, образующей жесткое ядро здания. К монтажу конструкций следующего яруса можно приступать только после проектного закрепления всех элементов предыдущего яруса. При наличии отдельно возводимого (сборного или монолитного) ядра жесткости высота опережения или отставания каркаса по отношению к ядру жесткости должна определяться соответствующими расчетами их устойчивости.

Для сокращения сроков строительства и ускорения сдачи смонтированных конструкций под последующие строительные работы здание делят на участки (захватки) по возможности с одинаковой трудоемкостью монтажа элементов на них, чтобы не иметь простоев крана и рабочих. Число захваток на этаже принимают не менее двух: на первой - ведут установку элементов, а на второй - в то же время производят проектное закрепление и выдерживание бетона, замоноличивания (в случае необходимости).

Наиболее удобны для монтажа многоэтажных зданий наземные передвижные башенные краны, обеспечивающие большую площадь подстрелового пространства по сравнению с прислон -ными (приставными) и самоподъемными кранами, у которых подстреловое пространство ограничено радиусами поворота стрелы.

Иногда верхние этажи многоэтажных зданий имеют более редкую сетку колонн, чем в нижележащих этажах (см. рис.4.6, а), что приводит к увеличению единичной массы монтируемых эле - ментов и необходимости иметь для монтажа этих конструкций кран большей грузоподъемности. В таких случаях нередко применяют монтаж более массивных конструкций верхних этажей дополнительным стреловым краном, который работает с перекрытия этажа. Стреловой кран на перекрытие поднимают основным краном. При необходимости отдельные элементы перекрытий усиливают (например, в местах расположения выносных опор пневмоколесного крана). После завершения монтажа стреловой кран в полном виде или по частям опускают на землю основным краном.

При строительстве высотных зданий, нередко имеющих сти-лобатную часть на несколько этажей или разновысотные части, рациональнее применять метод монтажа с использованием стреловых кранов для возведения низкой части здания и дальнейшего монтажа высотной части башенным краном, подкрановые пути которого располагаются на покрытии низкой части здания (см. рис.4.6,б). Это позволяет более эффективно использовать грузо-высотные возможности монтажных кранов.

8

Рис. 4.6. Организация укрупнительной сборки и схема монтажа здания обогатительной фабрики:

а - план; б -разрез; в - укрупнительный монтажный блок; 1 - башенные краны БК406А; 2 - погрузочноразгрузочная стрела; 3 - самоходные тележки для подачи блоков к монтажным

кранам; 4 -укрупненные блоки; 5 - козловой кран К-184; 6 - кондуктор для сборки блоков; 7 - стенды для укрупнения конструкций в блоки; 8 - площадки складирования конструкций; 9 - башенный кран; 10 железнодорожный кран; 11 - колонны; 12 - ригели

В зависимости от применяемых монтажных средств подъем конструкций по направляющим осуществляют (рис.4.8): тягами с перемещением монтажных средств вместе с поднимаемой конструкцией; тягами без перемещения монтажных средств; толкателями, соединенными со стационарными домкратами. При подъеме тягами с перемещением вместе с поднимаемой конструкцией монтажные средства устанавливают в обхват колонн. Подъем тягами без перемещения монтажных средств предусматривает установку последних в верхней части направляющих (на оголовках колонн, консолей, ядрах жесткости, на плитах кровли и перекрытий и т. п.) или на земле.

Рис. 4.7. Схемы монтажа 16-этажных зданий методом подъема этажей:

а - непосредственно на проектные отметки с установкой подъемников в верхней части ядра жесткости; б - с промежуточными стоянками с установкой подъемников на последовательно наращиваемые колонны; 1 - краны для наземной укрупнительной сборки конструкций этажа; 2 - железобетонная башня - ядро жесткости; 3-— этаж: в процессе

подъема; 4 - этажи в проектном положении; 5 - подъемные домкраты;

б - подъемные тяги; 7 - отверстия для крепления этажей; 8 - пакет плит

перекрытий; 9 - колонна наращиваемого яруса; 10подъемные тяги яруса; 11 - подъемник; 12кран для наращивания колонн и перестановки подъемников с тягами; 13... 16-этажи монтируемого здания

5. Состав и виды сметной документации.

Для определения сметной стоимости строительства проектируемых зданий, сооружений или их очередей составляется сметная документация, которая подразделяется на три группы смет:

1.сметы (сметные расчеты) на отдельные виды работ и затрат (локальные сметы и сметные расчеты),

2.сметы на объекты строительства (объектные сметы и сметные расчеты),

3.в целом (сводные сметные расчеты и сводки затрат).

9

Локальные сметы являются первичными сметными документами и составляются на основе объемов работ, определяемых в составе рабочего проекта и рабочей документации (рабочих чертежей).

Применительно к особенностям отдельных видов строительства специализации подрядных строительных организации, структуре проектной документации локальные сметы (сметные расчеты) составляются:

А. По зданиям и сооружениям:

—строительные работы;

—внутренние санитарно-технические работы;

—внутреннее электроосвещение;

—электросиловые установки;

—монтаж и приобретение технологического оборудования;

—слаботочные устройства;

—приобретение приспособлений, мебели, инвентаря;

—другие работы.

Б. По общеплощадочным работам:

—вертикальную планировку;

—устройство инженерных сетей, путей и дорог;

—благоустройство территории;

—малые архитектурные формы;

—другие работы.

В ЛС данные группируются в разделы по отдельным конструктивным элементам здания и видам работ.

Группировка обычно соответствуют технологической последовательности выполнения работ

ЛС включает следующие разделы:

1.Земляные работы

2.Фундаменты

3.Стены подземной части

4.Стены надземной части

5.Перекрытия

6.Перегородки

7.Полы

8.Кровли

9.Проемы

10.Лестницы и площадки

11.Отделочные работы

12.Прочие работы Каждый раздел включает в себя отдельные виды работ которые называются строками.

10

Объектные сметы объединяют в своем составе данные из локальных смет на объект в целом и являются сметными документами, на основе которых формируются свободные (договорные) цены на строительную продукцию. Объектные сметные расчеты объединяют в своем составе (на объект в целом) данные из локальных сметных расчетов и подлежат уточнению, как правило, на основе рабочей документации.

Сводный сметный расчет стоимости строительства предприятий, зданий и сооружений или их очередей является документом, определяющим сметный лимит средств, необходимых для полного завершения строительства всех объектов, предусмотренных проектом. Утвержденный сводный сметный расчет стоимости строительства служит основанием для определения лимита капитальных вложений и открытия финансирования строительства.

Сводный сметный расчет составляется в базисно-текущем или базисно-прогнозном уровне цен по форме на основе объектных смет и расчетов, а также сметных расчетов на отдельные виды работ и затрат.

Сводный сметный расчет содержит 12 глав.

Глава 1. Подготовка территории строительства.

Глава 2. Основные объекты строительства.

Глава 3. Объекты подсобного и обслуживающего назначения.

Глава 4. Объекты энергетического хозяйства.

Глава 5. Объекты транспортного хозяйства и связи.

Глава 6. Наружные сети и сооружения водоснабжения, канализации, тепло- и газоснабжения.

Глава 7. Благоустройство и озеленение территории.

Глава 8. Временные здания и сооружения.

Глава 9. Прочие работы и затраты.

Глава 10. Содержание дирекции (технический надзор) строящегося предприятия и авторский надзор.

Глава 11. Подготовка эксплуатационных кадров.

Глава 12. Проектные и изыскательские работы.

В сводный сметный расчет сметной стоимости строительства включается резерв средств на непредвиденные работы и затраты, предназначенные для возмещения стоимости работ и затрат, потребность в которых возникает в процессе разработки рабочей документации или в ходе строительства при уточнении проектных решений или условий строительства.

Сводка затрат — это сметный документ, определяющий стоимость строительства предприятий, зданий, сооружений или их очередей в случаях, когда наряду с проектно-сметной документацией на объекты производственного назначения составляется проектно-сметная документация и на объекты жилищно-гражданского и другого назначения.