Несущая способность центрально-сжатой колонны не обеспечена

Билет 24

Описать сущность железобетона. Раскрыть недостатки железобетона.

Определить несущую способность центрально сжатой сборной железобетонный колонны расчетной высотой l0=leff = 3, 3 м. Размеры поперечного сечения колонны 300х300 мм, класс бетона С30/37. Армирование колонны 4Ø 25 S400.

ОТВЕТ

Если растянутую зону сечения усилить с помощью стальных стержней, проволоки или прокатного профиля, обеспечив их совместную работу с бетоном, то при неизменных геометрических размерах балки можно значительно (в 15..20 раз) повысить ее несущую способность.Это связано с тем, что сталь имеет в десятки раз большее сопротивление растяжению, чем бетон. Поэтому основная идея объединения названных материалов в едином сечении заключена в том, чтобы максимально использовать бетон для восприятия сжимающих усилий, а арматуру – растягивающих.

Недостатки железобетона:

1.большая плотность железобетона и как следствие большой удельный вес конструкций;

2.высокая тепло- и звукопроводность;

3.появление трещин вследствие усадки и силовых воздействий;

Задача

1. Определяем расчетное сопротивление бетона сжатию МПа

2. Определяем расчетное сопротивление арматуры (табл.6.5 ):

МПа

3. Случайный эксцентриситет принимаем максимальным из следующих значений:

4. Определяем гибкость колонны и необходимость учета влияния коэффи­циента продольного изгиба

и по табл. 7.2 находим φ =0, 915.

5. Несущую способность колонны со случайным эксцентриситетом определяем по условию:

Площадь сечения арматуры по сортаменту

- площадь сечения сжатого бетона.

Несущая способность центрально-сжатой колонны

Билет 25

Дать название видов деревянных стоек, изображенных на рисунке. Раскрыть область применения деревянных стоек.

Проверить устойчивость деревянной стойки выполненной из цельного бревна диаметром D = 20 см, расчетной длиной l_d = 3, 0 м. Материал стойки – ель 2-го сорта. Расчетное усилие, действующее на стойку N_d = 440 кН (постоянная). Класс условий эксплуатации –1.

ОТВЕТ

а – составная стойка с прокладками; б – составная стойка без прокладок.

Областью применения деревянных стоек являются здания с несущими деревянными конструкциями покрытия индустриального изготовления (балки, фермы). Но объем применения деревянных стоек невелик, что объясняется сложностью узла крепления стойки и железобетонного фундамента. Чаще применяют клееные деревянные колонны, реже составные из брусьев.

Задача

Устойчивость центрально-сжатых элементов рассчитывается по формуле:

Находим площадь поперечного сечения стойки

Определяем гибкость элемента:

60< 70

Определяем расчётное сопротивление древесины сжатию.

Устойчивость стойки не обеспечивается.

 

 

Билет 26

Перечислить основные типы балочных площадок. Указать элементы балочных клеток представленных на рисунке.

Подобрать сечение балки перекрытия крытого рынка. Балка выполнена из прокатного швеллера (сталь С275). Расчетный пролет балки l_eff = 3, 15 м. Расчетная равномерно распределенная нагрузка на балку – q = 59 кН/м. Коэффициент условий работы γ _c=0, 9. Выполнить проверку прочности балки по касательным напряжениям.

ОТВЕТ

а – балочная клетка упрощенного типа; б – нормального типа; в – усложненного типа.

1 - настил; 2 – балки настила; 3 – вспомогательные (второстепенные) балки; 4 – главные балки; 5 – колонны.

Задача

Из условия прочности по нормальным напряжениям определяем момент сопротивления сечения:

Проверку подобранного сечения выполняем по касательным напряжениям:

Определяем расчетные усилия, действующие в сечении:

кНм

кН

Расчетное сопротивление стали по пределу текучести R_y=270 МПа; расчетное сопротивление сдвигу R_s=0, 58R_y= МПа.

Вычисляем:

По сортаменту прокатных профилей подбираем, швеллер №27 со следующими геометрическими характеристиками сечения:

W_x=308 см³; I_x=4160 см⁴; S_x=178 см³; толщина стенки швеллера (s) t=6мм.

Выполняем проверку сечения по касательным напряжениям:

прочность по касательным напряжениям обеспечена.

Окончательно принимаем сечение балки из швеллера № 27.

 

Билет 27

Дать определение понятию «сечение с двойным армированием». Назвать сечения железобетонных балок, показанные на рисунке 1.

Найти несущую способность железобетонной балки перекрытия. Сечение балки прямоугольное b_w x h = 200х500 мм; бетон класса С30/37. Класс среды по условиям эксплуатации XС4. Армирование изображено на рисунке 2

ОТВЕТ

Сечения балок называются сечениями с двойным армированием при наличии расчетной арматуры в сжатой зоне бетона.

Необходимость постановки расчетной арматуры в сжатой зоне бетона возникает в случае, если бетон сжатой зоны не выдержи­вает приходящихся на него сжимающих напряжений, а увеличи­вать размеры сечения элемента или прочность бетона по каким-либо причинам нельзя

Схемы армирования железобетонных балок: а) отгибами продольной арматуры на опорах: б) поперечными стержнями (хомутами) на приопорных участках: 1 — нормальное сечение; 2 — наклонное сечение;

Задача

1. Определяем расчетное сопротивление бетона сжатию МПа

2. Определяем расчетное сопротивление растянутой и сжатой арматуры (табл.6.5 ):

МПа;

3. Минимальный размер защитного слоя находим по таблице 11.4. с=30 мм.

4. Определяем рабочую высоту балки:

мм

5. Находим эффективную высоту сжатой зоны бетоны исходя из условия:

Определяем площадь сечения сжатой и растянутой арматуры по сортаменту

6. Проверяем условие постановки арматуры в сечении:

7. Находим несущую способность железобетонной балки:

Несущая способность балки

Билет 28

Дать определение понятию «предельное состояние». Назвать группы предельных состояний.

Подобрать армирование центрально сжатой железобетонной сборной колонны расчетной высотой l₀=l_eff= 2, 7 м. Размеры поперечного сечения колонны 300х300 мм, бетон класса С30/37. Нагрузка, действующая на колонну N_Sd = 1950 кН. Для армирования колонны применяется горячекатаная сталь класса S400.

ОТВЕТ

Предельными называются такие состояния для здания, соору­жения, а также основания или отдельных конструкций, при ко­торых они перестают удовлетворять заданным эксплуатацион­ным требованиям, а также требованиям, заданным при их воз­ведении.

Предельные состояния конструкций (зданий) подразделяются на две группы:

• первая группа — по потере несущей способности или непригод­ности к эксплуатации. Говоря проще, состояния, относящиеся к этой группе, считаются предельными, если в конструкции насту­пило опасное напряженно-деформированное состояние; в худшем случае, если она по этим причинам разрушилась;

•вторая группа — по непригодности к нормальной эксплуата­ции. Нормальной называется такая эксплуатация здания или его конструкции, которая осуществляется в соответствии с предусмот­ренными в нормах или заданиях на проектирование технологичес­кими или бытовыми условиями. Другими словами, возможны случаи, когда конструкция не потеряла несущей способности, т.е. удовлетворяет требованиям первой группы предельных состо­яний, но ее деформации (например, прогибы или трещины) та­ковы, что нарушают технологический процесс или нормальные ус­ловия нахождения людей в помещении.

Задача

1. Определяем расчетное сопротивление бетона МПа

2. Определяем расчетное сопротивление арматуры (табл.6.5 ):

МПа

3. Случайный эксцентриситет принимаем максимальным из следующих значений:

4. Определяем гибкость колонны и необходимость учета влияния коэффи­циента продольного изгиба

и по табл. 7.2 находим φ =0, 92.

5. Расчет армирования колонны со случайным эксцентриситетом произво­дим из условия

Требуемая площадь сечения арматуры

где - площадь сечения сжатого бетона.

6. По сортаменту подбираем 4 S400 симметрично располагаемых в сечении.

 

Билет 29

Назвать следующие характеристики стали: R_yn ; R_y; R_un; R_u. Объяснить каким образом устанавливаются нормативные и расчетные сопротивления стали.

Определить ширину соединяемых элементов l из учета обеспечения прочности стыкового сварного шва. Растягивающая сила N = 90 кН (γ _с = 1, 0). Сварка ручная электродуговая с визуальным контролем качества шва. Соединяемые листы из стали С245, толщиной t = 10 мм.

ОТВЕТ

- расчетное сопротивление стали растяжению, сжатию, изгибу по пределу текучести;

- предел текучести стали, принимаемый равным значению предела текучести по государственным стандартам и техническим условиям на сталь;

- расчетное сопротивление стали растяжению, сжатию, изгибу по временному сопротивлению;

- временное сопротивление стали разрыву, принимаемое равным минимальному значению по государственным стандартам и техническим условиям на сталь;

Для металлов нор­мативные сопротивления устанавливают по значениям предела текучести и временного сопротивления в соот­ветствии с государственными стандартами и техническими усло­виями. При изготовлении сталей и алюминиевых сплавов преде­лы текучести и прочности контролируют выборочно, поэтому случайные отклонения этих характеристик учитывают с помощью коэффициента надежности по материалу. Его устанавливают на основе статистической обработки результатов испытаний, =1, 025...1, 15.

Расчетные сопротивления устанавливают, деля нормативные сопротивления на коэффициенты надежности по материалу. Расчетные сопротивления различают по пределу текучести и временному сопротивлению .

Задача

Из общего условия прочности стыковых швов определяем расчетную длину шва:

Ширина соединяемых элементов равна:

l=l_w+2t (c учетом непровара и кратера шва)

R_wy=0, 85 R_y (т.к сварка с визуальным контролем качества шва).

R_y- расчетное сопротивление стали по пределу текучести определяем по таблице 51* R_y = 240

R_wy = 0, 85∙ 240=204 МПа

Ширина элемента l=44, 2+2∙ 10=64, 2 мм

Окончательно принимаем ширину - 65 мм.

Билет 30

Назвать типы поперечных сечений клееных деревянных балок, представленных на рисунке. Объяснить преимущества клееных соединений деревянных конструкций.

Подобрать квадратное сечение деревянной балки перекрытия жилого дома, выполненной из цельной древесины. Класс условий эксплуатации - 3. Материал балки – пихта 1 сорта. Расчетная длина балки – l_d = 4, 28 м. Нагрузка на погонный метр балки: q_d = 4, 5 кН/м (постоянная). Выполнить проверку прочности принятого сечения на скалывание.

ОТВЕТ

К достоинствам клееных конструкций относятся возможность ком­поновки крупноразмерных конструкций из мелкоразмерного сортамен­та, использование древесины низких сортов в менее напряженных зонах конструкций, отсутствие ослаблений врезками и врубками, надежная работа на сдвиг в швах, возможность автоматизации процессов изготов­ления конструкций в заводских условиях, незначительная металлоем­кость, повышенная огнестойкость вследствие значительной массивнос­ти клееных элементов

Задача

Из условия прочности определяем требуемый момент сопротивления.

Определяем расчётный момент:

Определяем расчётное сопротивление:

так как b=h следовательно

принимаем сечение балки 200х200 мм по сортаменту пиломатериалов.

Проверяем прочность на скалывание:

Определяем расчётное сопротивление древесины на скалывание:

0, 36 МПа > 1, 08 МПа, прочность на скалывание обеспечена, окончательно принимаем сечение 200× 200 мм.

 

Билет 31

Дать определение базы колонны. Охарактеризовать простейшие конструкции баз колонн.

Подобрать сечение стальной колонны здания магазина с высотой этажа Н=3, 3 м. Колонна выполнена из прокатного двутавра с параллельными гранями полок (сталь С245). Нагрузка на колонну N = 1000 кН. Коэффициент условий работы γ _с =0, 95. Выполнить проверку принятого стержня.

ОТВЕТ

Базой называют опорную часть колонны, передаю­щую усилия с колонны на фундамент. Простейшая база состоит из опорной плиты, прива­ренной к фрезерованному торцу стержня. Такое решение целесообразно при небольшой продоль­ной силе в колонне и шарнирном закреплении колонны в фундаменте.

При увеличении продольной силы площадь опорной плиты значительно возрастает, а следовательно, возни­кает необходимость (для сохранения минимальной тол­щины плиты) вводить ребра жесткости или траверсы. Они служат для более равномерного распределения усилия от колонны на плиту и увеличива­ет несущую способность плиты в ее работе на изгиб от реактивного давления фундамента.

Задача

Из условия прочности сжатых элементов выражаем площадь поперечного сечения

R_y – расчетное сопротивления стали по пределу текучести определяем по таблице 51* R_y =240 МПа

Гибкость колонн принимаем в пределах от 70 до 100 (λ =70) коэффициент продольного изгиба φ принимаем по таблице 72 (СНиП) φ =0, 754

По сортаменту прокатных профилей принимаем двутавр 20К2 с характеристиками. А=59, 7 см²; i_х=8, 61см; i_у=5, 07 см.

Выполняем проверку принятого сечения.

Определяем фактическую гибкость

;

μ – коэффициент учитывающий закрепление колонны μ =1

по таблице 72 определяем φ

φ = 0, 776 (по интерполяции)

215, 9 МПа< 228 МПа

⇐ Предыдущая1234Следующая ⇒

Поделиться:

Популярное:

1. Глава 3. Плач: эмоция, несущая разрядку.
2. Европа как еще одна несущая конструкция нового миропорядка
3. Несущая способность колонны составляет 7960 кН.
4. Определение высоты экстракционной колонны
5. Подбор и проверка сечения сквозной центрально-сжатой колонны,
6. Расчет и конструирование базы колонны
7. Расчет и конструирование оголовка колонны.
8. УДАРЫ ПО ПОТЕНЦИАЛУ «ПЯТОЙ КОЛОННЫ»