Строительные конструкции

 

ФГОУ  СПО «РЕЖЕВСКИЙ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫЙ ТЕХНИКУМ» 
 
 

  
 
 
 

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА № 1 

По предмету: Строительные конструкции 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Специальность «Строительство и эксплуатация зданий и сооружений» 

Курс       5_____ Группа                    С – 51 ________Шифр        С –__ 

Студент                                 __________

( Фамилия, Имя, Отчество) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Дата регистрации:  «___ »_________ 200__г.          №________ 
 
 
 

СОДЕРЖАНИЕ 

Задание № 1……………………………………………………стр.2 

Задание № 2……………………………………………………стр.5 

Задание № 3……………………………………………………стр.8 

Задача № 1 …………………………………………………….стр.12 

Задача № 2 …………………………………………………….стр.13 

Приложение к  задаче № 1……………………………………стр.17 

Приложение к  задаче № 2……………………………………стр.18 

Библиографический список………………………………….стр.19 

. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Задание №1

Опишите нормативные и  расчетные сопротивления

материалов, структуру расчетных  формул по

первой  и второй группе предельных состояний. 

Нормативные и расчетные сопротивления  материалов

  Установленное нормами предельное значение напряжений в материале называют его нормативным сопротивлением R^н, Па. Нормативное сопротивление является основной характеристикой сопротивления материалов силовым воздействиям. Оно может равняться контрольной или браковочной характеристике, устанавливаемой соответствующими стандартами на материалы. Кроме нормативных сопротивлений устанавливают и другие нормативные характеристики материалов: плотность, модуль упругости, коэффициент трения, сцепления, ползучести, усадки и др.

  Обеспеченность значений нормативных сопротивлений материалов, т. е. вероятность непревышения (незанижения) случайной величиной рассматриваемого значения должна быть не менее 0,95.

  Основными характеристиками механических свойств грунтов, определяющими несущую способность оснований фундаментов и их деформации, являются значения прочностных и деформационных характеристик грунтов — угла внутреннего трения, удельного сцепления, модуля общей деформации, сопротивлений одноосному сжатию и сдвигу грунтов и т. п. Нормативные значения характеристик грунтов устанавливают на основе данных инженерных изысканий или же по средним значениям характеристик, определяемых на основе статистической обработки результатов массовых испытаний.

  Возможные отклонения сопротивлений или других характеристик материалов и грунтов в неблагоприятную сторону от нормативных значений учитывают коэффициентами надежности по материалу или грунту.

Расчетным сопротивлением материала R (или расчетной характеристикой грунта) называется сопротивление (характеристика), принимаемое при расчетах конструкций или оснований, получаемое делением нормативного сопротивления (характеристики) R^н на коэффициент надежности по материалу (грунту) y_i:

R = (1/ y_i) R^н  

Значения  нормативных и расчетных сопротивлений для разных материалов приведены в соответствующих разделах книги. Численные значения коэффициентов yi установлены нормами проектирования конструкций и оснований в зависимости от свойств материалов и грунтов.

Температуру, влажность и агрессивность среды, длительность воздействия, многократную повторяемость, особенности технологии изготовления конструкций и другие факторы, не учитываемые непосредственно в расчетах и не нашедшие отражения при установлении расчетных характеристик, но способные повлиять па несущую способность или деформативность конструкций, учитывают коэффициентами условий работы y_s.

Численные значения коэффициентов y_s устанавливают соответствующими нормативными документами по проектированию конструкций и оснований на базе экспериментальных и теоретических данных о действительной работе материалов, конструкций и оснований в условиях эксплуатации и производства работ.

  Структура расчетных  формул

  Расчетом по предельным состояниям первой группы (по несущей способности) должно быть гарантировано сохранение эксплуатационных качеств конструкций из любого материала с учетом возможной изменчивости значения нагрузок в большую сторону (т. е. коэффициента надежности по нагрузке y_f) и прочностных характеристик материалов в меньшую сторону. Поэтому в левой части расчетных формул записывают усилие, возникающее в элементе от расчетных нагрузок, а в правой — величину усилия, воспринимаемого элементом при напряжениях в материале, равных расчетному сопротивлению (т. е. расчетную несущую способность элемента).

  Таким образом, условие прочности элемента записывают в общем виде неравенством

N ≤ Ф (S, R^н, 1/ y_i, y_s) 

где N — усилие в сечении (например, нормальная сила, изгибающий момент и т. д.), зависящее от нормативных нагрузок, коэффициента надежности по нагрузке и расчетной схемы конструкции; Ф — расчетная несущая способность сечения при сжатии, растяжении, изгибе и т. п., являющаяся функцией геометрических размеров и упруго-пластических свойств сечения S, нормативных сопротивлений материалов R^н, коэффициентов надежности по материалам (грунту) y_i, коэффициентов условий работы y_s. 

Если  это условие соблюдено, прочность конструкции будет обеспечена. Физический смысл этой формулы сводится к тому, чтобы максимальное усилие в элементе было меньше или равно его минимальной несущей способности.

  Для подбора сечений между левой и правой частями расчетной формулы принимают знак равенства.

  Расчет конструкций по предельным состояниям второй группы (по деформациям, образованию и раскрытию трещин) должен гарантировать сохранение эксплуатационных качеств конструкций с учетом изменчивости прочностных и деформативных свойств материалов.

  Расчет по деформациям сводится к определению в конструкции, имеющей достаточную прочность, фактических деформаций и сравнению их с допустимыми, проверенными практикой эксплуатации сооружений и приведенными в нормах.

  При расчете конструкций по второй группе предельных состояний, учитывая, что их наступление, как правило, не ведет к столь опасным последствиям, как при исчерпании несущей способности, уровень обеспеченности принят более низким. Это выражается в том, что нагрузки вводятся без коэффициентов надежности по нагрузке, за исключением расчета по образованию трещин. Кроме того, механические характеристики материалов принимаются повышенными — равными расчетным сопротивлениям для предельных состояний второй группы. Последние численно равны нормативным сопротивлениям, поскольку в расчетах по второй группе предельных состояний коэффициенты надежности по нагрузке y_f = 1. Не учитываются, как правило, и коэффициенты условий работы.

Общая расчетная формула имеет вид

F ≤ Δ

где F — расчетная деформация с учетом в необходимых  случаях пластических свойств материалов и длительности действия нагрузки; Δ — нормативная деформация.

  По образованию и раскрытию трещин рассчитывают железобетонные и каменные конструкции.

  Конструкции будут обладать достаточным сопротивлением образованию трещин, если усилия N от приложенных нагрузок (нормативных или расчетных в зависимости от категории трещиностойкости конструкций) не будут превосходить усилий N_т, которые конструкция может воспринять до образования трещин.

  Расчетная формула имеет вид

N ≤ N_т

  Расчет на раскрытие трещин в железобетонных конструкциях или швов кладки в каменных конструкциях сводится к вычислению ширины раскрытия трещин (швов кладки) a_т и сравнению ее с установленными нормами предельными значениями a_т.пред:

a_т ≤ a_т.пред 

  По раскрытию трещин (швов кладки) конструкции рассчитывают на действие нормативных нагрузок (без коэффициентов надежности по нагрузке). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Задание №2

Опишите порядок расчета  болтовых

соединений, требования к расстановке  болтов. 
 

  Болтовые соединения просты в установке, надежны, не требуют сложного оборудования и распространены в основном в монтажных соединениях металлических конструкций. Различают болты грубой, нормальной, повышенной точности и высокопрочные. Болты грубой и нормальной точности изготавливают из углеродистых сталей и применяют для конструкций из сталей с пределом текучести до 380 МПа. Отверстия для постановки этих болтов продавливают или просверливают, они имеют диаметр на 2...3 мм больше диаметра болта, что облегчает сборку конструкций, но делает соединение податливым. Зазор между отверстием и болтом повышенной точности составляет 0,3...0,5 мм, и болты в этих соединениях сидят плотно, снижая податливость стыка.

  Высокопрочные болты изготавливают в основном из легированных сталей с последующей термической обработкой. Высокопрочные болты являются болтами нормальной точности. Их затягивают гайковертами с тарировочными устройствами, позволяющими контролировать усилие натяжения. Поверхности соединяемых элементов подвергают предварительной обработке.

  Для соединения элементов из алюминиевых сплавов используют стальные или алюминиевые болты нормальной и повышенной точности, а также высокопрочные стальные болты. Для предотвращения электрохимической коррозии в зонах контакта алюминия со стальными элементами последние оцинковывают или кадмируют. 

                                            
 

Рис. 1. Схемы работы (а, б), размещение (в, г) и обозначение (д) болтов:

1 — плоскости  среза; 2 — плоскости смятия стенок отверстий; 3 — постоянные болты в заводских и монтажных соединениях; 4 — высокопрочные болты; 5 — временные болты в монтажных соединениях

  Расчет болтов. Болты грубой, нормальной и повышенной точности рассчитывают на срез, смятие и растяжение.

  При расчете на срез считают, что разрушение происходит по плоскости сдвига 1 (рис. 1, а), и усилие, воспринимаемое одним болтом, определяют по формуле

N_b = R_bsy_bAn_s                                

  При расчетах на смятие считают, что разрушение происходит из-за смятия металла стенок отверстий 2 (рис. 6.5, а), а расчетная формула выглядит следующим образом:

N_b= R_bpy_bdΣt.