билет № 04

1

Билет № 4

1. Деформативность бетона. Дайте определение понятию «ползучесть бетона» и объясните физическую сущность данного явления. От каких факторов зависит ползучесть бетона и железобетона? Назовите положительные и отрицательные стороны этого явления при эксплуатации статически определимых и неопределимых железобетонных конструкций

Свойства бетона, характеризующиеся нарастанием неупругих деформаций с течением времени при постоянных напряжениях называют ползучестью бетона.

Природа ползучести бетона объясняется его структурой, длительным процессом кристаллизации и уменьшением количества геля при твердении цементного камня. Под нагрузкой происходит перераспределение напряжений с испытывающей вязкое течение гелевой структурой составляющей не кристаллический сросток и зерна заполнителей. Одновременно развитию деформаций ползучести способствуют капиллярные явления, связанные с перемещением в микропорах и капиллярах избыточной воды под нагрузкой. С течением времени процесс перераспределения напряжений затухает и деформирование прекращается. С ростом напряжений ползучесть бетона увеличивается; зависимость деформации - время при напряжениях δв1< δв2< δв3

Загруженный в раннем возрасте бетон обладает большей ползучестью, чем старый бетон. Ползучесть бетона в сухой среде значительно больше, чем во влажной. Технологические факторы также влияют на ползучесть бетона: с увеличением w/c и кол-ва цемента на единицу объёма бетонной смеси ползучесть возрастает. С повышением прочности зёрен заполнителей, с повышением прочности бетона, его класса она уменьшается. Бетоны на простых заполнителях обладают несколько большей ползучестью, чем тяжёлые бетоны.

Ползучесть ж/б является следствием ползучести бетона. Стальная арматура становится связью, препятствующей свободной ползучести бетона. Стеснённая ползучесть в ж/б элементах под нагрузкой приводит к перераспределению усилий между арматурой и бетоном. На работу ж/б элементов ползучесть бетона оказывает различное влияние:

–в коротких сжатых элементах обеспечивает полное использование прочности бетона и арматуры;

–в гибких сжатых эл-тах вызывает увеличение начальных эксцентриситетов, что может снизить их несущую способность;

–в изгибаемых элтах вызывает увеличение прогибов;

–в предварительно напряженных конструкциях приводит к потере предварительно напряжения.

2. Приведите основные возможные варианты изменения сечения сварных балок

Балки составного сечения применяют в случаях, когда прокатные балки не удовлетворяют условиям прочности, жесткости, общей устойчивости, т. е. при больших изгибающих моментах, о также если они экономичнее.

2

Сечение балок в – сварные

г - клепанные

Составные балки применяют, как правило, сварными. Сварные балки экономичнее клепаных. Их сечение обычно состоит из трех листов: вертикального – стенки и двух горизонтальных – полок, которые сваривают на заводе автоматической сваркой. Для балок под тяжелую подвижную нагрузку (большие подкрановые балки) иногда применяют клепаные балки, состоящие из вертикальной стенки, поясных уголков и одного – трех горизонтальных листов.

Клепаные балки тяжелее сварных и более трудоемки в изготовлении, но их применение оправдывают благоприятная работа под большими динамическими и вибрационными нагрузками, а также относительная легкость образования мощных поясов. Для экономии материала в составных балках изменяют сечения по длине в соответствии с эпюрой изгибающим моментов. Упругопластическая работа материала в таких балках допускается с теми же ограничениями, что и для прокатных балок.

Изменение сечения балки по длине

Сечение составной балки, подобранное по максимальному изгибающему моменту, можно уменьшить в местах снижения моментов (в разрезных балках у опор). Однако каждое изменение сечения, дающее экономию материала, несколько увеличивает трудоемкость балки, и потому оно экономически целесообразно только для балок пролетом 10—12 м и более.

Изменить сечение балки можно, уменьшив ее высоту или сечение поясов (рис.). Изменение сечения уменьшением высоты стенки балки (см. рис.) более сложно, может

потребовать увеличения толщины стенки для восприятия касательных напряжений, а потому применяется редко.

Сечение балки можно изменить уменьшением ширины или толщины пояса. В сварных балках распространено изменение ширины пояса ( рис.), высота балки при этом сохраняется постоянной (верхний пояс гладкий и возможны как поэтажное опирание балок, поддерживающих настил, так и укладка рельса подкрановой балки); менее удобно изменять толщину пояса, так как балка оказывается неодинаковой высоты (см. рис.), при этом усложняется и заказ стали.

Вклепаных балках и балках с поясными соединениями на высокопрочных болтах сечения изменяют уменьшением или увеличением числа горизонтальных листов (см. рис.).

Вразрезных сварных балках пролетом до 30 м принимается одно изменение сечения пояса (по одну сторону от оси симметрии балки по длине). Введение второго изменения сечения поясов экономически не целесообразно, так как дает дополнительную экономию материала лишь на 3—4 %. Более значительной экономии стали можно достигнуть путем непрерывного изменения ширины поясов (см. рис.), получаемого диагональным раскроем широкополосной стали кислородной рез Однако оно связано с увеличением трудоемкости изготовления балки и применяется редко.

При равномерной нагрузке наивыгоднейшее по расходу стали место изменения сечения поясов однопролетной сварной балки находится на расстоянии примерно 1/6 пролета балки от опоры.

3

3. Представить конструктивную схему решения торцевой стены однопролетного производственного здания с мостовыми кранами

В производственных зданиях при расстоянии между колоннами основного каркаса, превышающем предельную длину стеновых панелей, по линии наружных продольных стен и по линии торцевых стен устанавливают дополнительный каркас, называемый фахверком. Фахверк состоит из ж/б или стальных ригелей, а иногда из раскосов. При крупнопанельных стенах и сборном ж/б каркас фахверка состоит только из вертикальных элементов: ж/б или стальных колонн. Торцевые стены ОПЗ не воспринимают нагрузок от кранов и несущих конструкций покрытия. Они имеют как правило большую высоту и протяженность, образуют большие поверхности, которые воспринимают значительную ветровую нагрузку. В связи с этим для обеспечения устойчивости в торцевые стены всегда вводят фахверк.

При шаге колоны каркаса здания 12м. И более между ними по линии наружных стен через 6м. устанавливают фахверковые колонны ,которые опирают на отдельные самостоятельные фундаменты. Элементы фахверка .воспринимают массу стен и действующие на стены ветровые нагрузки и передают их на каркас здания. Фахверк колонны жестко заделывают в фундамент и сверху шарнирно соединяют с элементами покрытия.

4

Рис. Устройство фахверка в одноэтажных промышленных зданиях со сборным железобетонным каркасом

а — установка колонн продольного фахверка; б — установка колонн торцевого фахверка; 1 — основные колонны; 2 — колонны продольного фахверка; 3 — колонны торцевого фахверка; 4 — стальные надставки; 5 — стропильные фермы

Стальной фахверк торцевой стены. 1 – колонна каркаса; 2 – стойка фахверка

5

Шарнирное крепление выполняют так, чтобы оно передавало ветровую нагрузку на каркас здания и исключало возможность передачи вертикальных нагрузок от покрытия на фахверковые колонны, т.е. крепления осуществляют по типу скользящей опоры, которая воспринимает только горизонтальные ветровые нагрузки.

В торцах высоких производственных зданий на уровне подкрановых балок устраивают горизонтальные ветровые фермы, которые одновременно служат связями и дополнительными ( в горизонтальной плоскости ) опорами для высоких фахверковых колонн. Таким образом, фахверковые колонны воспринимаемые горизонтальные нагрузки от ветра передают на горизонтальные фермы связи, посредством которых ветровые нагрузки передаются на каркас здания.

4. Общие принципы и выбор схем монтажа высотных зданий и сооружений

Высотные здания и сооружения имеют относительно небольшие габариты в плане, значительную массу и высоту. В зависимости от конструктивного решения здания (сооружения), массы монтируемых элементов и высоты применяют следующие основные схемы монтажа: установка стреловыми кранами подъемом в проектное положение цельнособранной на земле конструкции; перевод в вертикальное проектное положение цельнособранной на земле конструкции поворотом вокруг опорного шарнира; сборка в проектном положении методом наращивания из отдельных элементов и укрупненных блоков с использованием различных грузоподъемных средств, в том числе средств воздухоплавания; сборка методом подращивания на земле, перекрытии этажа или на специальном монтажном портале из отдельных элементов и укрупненных блоков с периодическим подъемом по вертикали частей зданий (сооружений) с использованием полиспастных или домкратных систем; надвижка по горизонтали собранного в стороне сооружения (применяется при реконструкции, строительстве в стесненных условиях или необходимости совмещения по времени различных видов работ) в проектное положение на подготовленные фундаменты.

Монтаж высотных многоэтажных зданий осуществляют преимущественно методом наращивания с использованием прислон-ных (приставных) и передвижных башенных кранов. Иногда такие здания монтируют подращиванием - методами подъема перекрытий и этажей (за рубежом методы «лифтслэб» и «джек-блок») - с использованием системы синхронно работающих домкратов или ленточных подъемников.

Монтаж в проектное положение стреловыми самоходными кранами высотных цельнособранных на земле в горизонтальном положении сооружений наиболее эффективен благодаря своей простоте и меньшей трудоемкости, так как полную сборку конструкций выполняют в наземных условиях. Строповку конструкции осуществляют несколько выше центра тяжести и устанавливают ее на опоры вертикальным подъемом или скольжением с поворотом и последующим подъемом. Для снижения центра тяжести конструкции и уменьшения длины стрелы крана иногда к нижней части конструкции крепят инвентарные грузы. Таким методом монтируют сооружения высотой до 40...60 м.

Монтаж цельнособранных в горизонтальном положении высотных конструкций поворотом вокруг опорного шарнира производят без отрыва конструкции от земли. В зависимости от применяемых грузоподъемных средств и схем монтажа он имеет несколько разновидностей:

- с применением стрелового крана (одного или двух), к крюку которого осуществляют строповку конструкции выше центра тяжести (рис.4Л, а), и в процессе

подъема кран передвигается в направлении опорного поворотного шарнира (фундамента);

-с использованием промежуточной опорной стойки и - безъякорным подъемом вспомогательной поворотной стрелой (мачтой, шевром, порталом) и применением тросовой тяги

(рис.4.1,д);

-выталкиванием с помощью поворотного и скользящего (в направлении опорного шарнира) портала (стрелы) и применением тросовой тяги (рис. 4.1, е, ж),

-с применением канатной тяги и подъемной силы вертолета (рис. 4.1, з).

6

Рис. 4.1. Способы установки в вертикальное положение высотных сооружений поворотом вокруг опорного шарнира:

а- с применением стрелового крана; б- с применением промежуточной опорной стойки и стрелового крана; в-тросовым подъемом (без применения крана или мачты); г-монтажной (падающей) стрелой, д - безъякорным подъемом вспомогательной стрелой; е, ж* поворотным и скользящим порталом (стрелой) (е- выжиманием, ж-выталкиванием); з - вертолетом; 1-опорный шарнир поворота конструкции; 2- канат (полиспаст) дотягивания; 3 - тормозной канат (полиспаст); 4 - опорная стойка;5 - тяга соединения опорной стойки с поднимаемой конструкцией; 6-якоръ; 7-подъемный полиспаст, 8- крепление мачты (шевра) к конструкции: 9-монтажная стрела (мачта, шевр, портал); 10-меха-низм тяги (трактор, лебедка, вертолет) сбегающей нити подъемного полиспаста; 11-тяги; 12 - канаты полиспастов поворота монтажной стрелы; 13 - железнодорожные рельсы; 14 - полиспасты перемещения опорной тележки 15 монтажной стрелы

При монтаже сооружений поворотом вокруг опорного шарнира при переходе конструкции через центр тяжести системы (конструкции и оснастки) возможно самопроизвольное ускоренное движение монтируемой конструкции, и для ее удержания применяют тормозные канаты, соединяемые с лебедками (тракторами).

При использовании метода подъема «падающей» стрелой, мачтой, шевром или порталом их длину принимают около */з длины / поднимаемого сооружения; при этом требуется устройство якорей на большие усилия. При безъякорном методе монтажа мачтово-башенных сооружений (высотой до 120 м) силовая схема при подъеме замыкается на фундаментах сооружения. Портал снабжен безмоментным шарниром и устанавливается непосредственно на грунт. К фундаментам башни с монтажными шарнирами прикрепляют тяговые лебедки, а также тяги, удерживающие шарнир портала от сдвигающих усилий при повороте. Верхний ригель портала рассчитан только на сжимающие усилия, так как подвижные блоки полиспастов и подъемные тяги закреплены за оголовки стоек портала. Для равномерного распределения усилий на узлы башни каждую пару подъемных тяг затасовывают через ролики на оголовке портала.

7

Рис. 4.2. Подъем сооружений с рассредоточенным приложением усилий:

а - горизонтальное положение сооружения; б - вывод конструкции в промежуточное положение; в - конструкция в проектном вертикальном положении

Способ рассредоточенного приложения грузовых (подъемных) усилий (рис.4.2) применяют для монтажа подъемом сооружений, в элементах которых в горизонтальном положении и при малых углах наклона относительно горизонтали расчетные напряжения от изгибающего момен та сил тяжести консольной части сооружения превышают расчетные значения. Перед подъемом сооружения к нему с обеих сторон крепят грузоподъемные (приспособления, представляющие собой разветвленные полиспасты - основной грузовой и дополнительный.

Сборка в проектном положении методом наращивания предусматривает последовательную установку вышележащих элементов (или укрупненных блоков) на нижележащие. Подъем элементов (блоков) осуществляют стреловым самоходным, рельсовым, прислонным или передвижным башенным кранами (до отметки, определяемой возможностями крана), универсальным подвесным (типа УКП), самоподъемными кранами, переставной монтажной стрелой, самоподъемным качающимся порталом, вертолетом или другими средствами. Основной недостаток данного метода монтажа заключается в том, что значительный объем монтажных работ выполняется на большой высоте, в условиях дискомфорта и повышенной опасности. С увеличением высоты сооружений, воз-

8

водимых методом наращивания с применением различных монтажных средств, трудоемкость их монтажа возрастает примерно в линейной зависимости.

Рис. 4.3. Монтаж высотных сооружений вертолетами: а-поворотом «падающей» стрелой; б- поворотом двумя вертолетами; в-наращиванием; 1-вертолет; 2-внешняя подвеска вертолета;

3-подъемный полиспаст 4-«падающая» стрела; 5-поворотный шарнир; 6-монтируемое сооружение; 7-фундамент сооружения; 8-якорь; 9-направляющие уголки-ловители

Монтаж высотных сооружений с применением грузоподъемных средств воздухоплавания особенно эффективен в условиях труднодоступной местности (лесистой, болотистой, гористой), а также при повышенной высоте сооружений (более 120... 150 м). В зависимости от массы и длины (высоты) собранных на земле в горизонтальном положении сооружений применяют различные схемы их монтажа поворотом одним или двумя вертолетами (рис.4.3). Сооружения, масса которых находится в пределах грузоподъемности вертолета (например, грузоподъемность вертолета Ми-26 составляет 20 т), обычно монтируют вертикальным подъемом с установкой на фундаментные опоры. Сооружения повышенной высоты нередко

монтируют комбинированными способами; например, сначала монтаж ведут прислонным или самоподъемным краном, а после исчерпания грузовысотных возможностей кранов последующий монтаж сооружения осуществляют с использованием вертолета. При этом массу монтируемых блоков принимают близкой к грузоподъемности вертолета, а в конструкции блоков предусматривают специальные (без учета оборачиваемости) ловители и фиксаторы, упрощающие наво дку блока на ранее смонтированный и обеспечивающие необходимую его устойчивость до полного проектного закрепления.

9

Монтаж сооружений повышенной высоты (более 120 м) выполняют способом наращивания преимущественно с использованием различных типов самоподъемных кранов, переставных грузоподъемных порталов и мачт (рис.4.4), башенно-стрелового оборудования и других устройств.

Для монтажа мачтово-башенных сооружений наращиванием наиболее эффективно применение самоподъемного крана шпрен-гельной конструкции «Сокол» (грузоподъемностью 12 т), имеющего соотношение между грузоподъемностью и собственной массой, равное 0,8, что значительно ниже, чем у других типов кранов. Монтажные порталы и мачты целесообразно применять в случаях, когда масса монтажных блоков (секций) сооружения превышает технические возможности самоподъемного крана.

Монтаж зданий и сооружений методом подращивания имеет принципиальное отличие от традиционного метода монтажа наращиванием, которое состоит в том, что сборку конструкций (сооружения) ведут в обратной последовательности - в направлении сверху вниз, т. е. монтаж начинают с верхней части и постепенно собирают нижележащие конструкции зданий и сооружений.

Рис.4.4. Схемы монтажа мачтово-башенных сооружений методом наращивания:

а - самоподъемным краном шпренгелъной конструкции; б - переставным подвесным краном; в - переставным монтажным порталом; г - переставной монтажной мачтой; 1 - шпренгелъный канат; 2 - стрела; 3 шпренгелъные распорки; 4 – площадка обслуживания лебедок; 5 - створ крана; 6 - крепление крана к сооружению; 7 - обойма крана; 8 -расчалки и подвески крана; 9 - портал; 10 - подвижная балка для подъема портала; 11 -монтируемая секция сооружения; 12 - сбегающая ветвь полиспаста подъема монтажной мачты; 13 - планка; 14 - хомут; 15 – нижняя опора; 16 - полиспаст подъема монтажной мачты; 17 - сбегающая ветвь полиспаста грузового подъема; 18-монтажная мачта; 19 - фланец верхней секции башни; 20 - подъемный башмак; 21 - канат; 22 — грузовой полиспаст.

При этом предварительную укрупнительную сборку блоков высотных сооружений выполняют на стендах «на нулевых отметках», а в многоэтажных зданиях - на перекрытиях первого этажа. Укрупнительный блок сооружения, этаж или перекрытие здания с помощью подъемно-тяговой или домкратной системы поднимают на высоту последующего блока (этажа, перекрытия), удерживают на этой высоте до окончания сборки и пристыковки нижележащего яруса, после чего все вышележащие

10

конструкции вновь поднимают на высоту яруса для пристыковки следующего и т. д. до самого нижнего яруса. При монтаже подращиванием во много раз снижается объем работ, выполняемых на больших высотах, что позволяет повысить производительность труда и качество работ, а также улучшить условия работы.

5. Сметные цены эксплуатации машин.

Сметные затраты на эксплуатацию строительных машин. В соответствии с порядком определения стоимости строительства и свободных (договорных) цен на строительную продукцию в условиях развития рыночных отношений в сметных расчетах (сметах) затраты на эксплуатацию строительных машин определяются исходя из данных о времени использования (нормативная потребность) необходимых машин (в маш.-ч) и соответствующей цены 1 маш.-ч эксплуатации машин.

Нормативная потребность в строительных машинах может определяться:

—либо на основе выделения и суммирования в локальной ресурсной ведомости или в локальном ресурсном сметном расчете (смете) ресурсных показателей на машины, применяемые на объекте (при выполнении работы), с сопоставлением полученных результатов с данными проекта организации строительства (ПОС), согласованного с подрядчиком, или проекта производства работ (ППР) и выбором наиболее приемлемого для пользователя варианта;

—либо сразу по данным ПОС, согласованного с подрядчиком, или ППР.

Информация о текущих ценах на эксплуатацию строительных машин может быть получена от подрядных строительно-монтажных организаций, трестов (управлений) механизации или каких-либо других организаций, в распоряжении которых находится строительная техника.

Для определения стоимости 1 маш.-ч эксплуатации строительных машин (СМАШ-Ч) расчетным путем может быть использована формула

где А — норматив постоянных эксплуатационных затрат — нормативные амортизационные отчисления на полное восстановление машин, руб/маш.-ч; Амортизация – это постепенное перенесение стоимости машин по мере износа физического или

морального на стоимость производимой продукции с целью накапливания денежных средств для последующего их возмещения.

Полная сумма амортизации за весь период эксплуатации определяется: Cперв – Л где Л - стоимость ликвидации;

Cперв _ первоначальная стоимость;

Соответственно годовая сумма амортизационных отчислений:

Агод=(Сперв – Л)/Тсл

где Тсл _ срок службы; 3 — норматив заработной платы рабочих, управляющих строительными машинами, руб/маш.-ч;

Б — норматив затрат на замену быстроизнашивающихся частей, руб/маш.-ч;

Э — норматив затрат энергоносителей, руб/маш.-ч;

С — норматив затрат смазочных материалов, руб/маш.-ч;

Г — норматив затрат гидравлической жидкости, руб/маш.-ч;

Р — норматив затрат на все виды ремонтов, техническое обслуживание и диагностирование машин, руб/маш.-ч;