Основи розрахунку будівельних конструкцій

       

2. Опишіть методику розрахунку центрально стиснених елементів при визначенні несучої здатності і підбору розмірів перерізу цегляного стовпа. 

     Розрахунок  елементів неармованих кам'яних конструкцій при центральному стисненні проводитися по формулі: 

                                                                     (2.1)

     де  N - розрахункова подовжня сила

          R- розрахунковий опір стисненню кладки

         - коефіцієнт подовжнього вигину

          A- площа перетину елементу

         - коефіцієнт 

     Розрахунок (підбір) перетину центрально стислого елементу (стовпа) по формулі 2.1 здійснюється методом послідовного наближення і полягає в наступному:

     а) визначаються навантаження для розрахункового стовпа  N та N_g (на рівні того або іншого поверху) обчислюючи їх як суму навантажень від всіх поверхів, лежачих вище за перетин розрахункового стовпа з наближеним обліком власної маси стовпа  як навантаження, що становить 5-10% від розрахункової.

     б) вибирається матеріал кладки (вигляд і марка каменів і вигляд і марка розчину) і оцінюється її розрахунковий опір К

     в) задається деяке значення по якому приймаються відповідні заченія λ_{η и (}λ _i)

     г) по найденнной гнучкості  λ_{η и (}λ _i) визначається коефіцієнт  η

     д) використовуючи заздалегідь зібрані на стовп навантаження N та N_g по формулі визначається коефіцієнт m_g

     е) за формулою (2.1) обчислюється площа поперечного перетину стовпа А

                                                                              (2.2) 

     що  відповідає при заданому навантаженні матеріалу кладки і прийнятому коеффіциентну   

     ж) значення А з формули (2.2) виражаєтсмя через розмір поперечного перетину стовпа h x b = A, якщо стовп прямокутний, або h x h = A якщо стовп квадратний, округляючи їх до величин, кратних(з урахуванням товщини швів кладки) розмірам цеглини (каменя) в плані

     з) за прийнятими геометричними розмірами поперечного перетину стовпа, пружною характериістиці кладки α  і розрахунковій висоті стовпа обчислюється його гнучкість λ_{η и (}λ _i).

     і) знаходимо коефіцієнти і η, відповідні λ_{η и (}λ _i) по п. з) і визначуємо коефіцієнт m_g

     к) отримані значеснія і m_g, точніше умноження цих коефіцієнтів порівнюємо з результатними. Якщо отриманий множеняя відрізняється від початкового больш ніж на 5%, тобто має місце нерівність,

                                           (2.3)

       то розрахунок слід повторити, прийнявши набутих значень і m_g за результатні.

     Розрахунок  вважається закінченим при задоволенні нерівності:

                                           (2.4) 

     Окончатльниє  розміри поперечного перетину стовпа відповідають останньому значенню у викладеному процессы послідовного наближення.

     Процес послідовного наближення зручніше починати з =1,0 . В цьому випадку η=0 и m_gвих=1,0. Слід також враховувати умову mg=1.0, якщо h ≥ 30см чи i ≥8.7 см.

     Розрахунки  показують, що, як правило, досить 1-2 наближення для задоволення нерівності (2.4). 
 

3. Надайте класіфікацію фундаментів. Вимоги до основ і фундаментів. Відповідь проілюструйте ескізами.

     Класифікація  фундаментів. 

     Фундаменти  класифікують:

     • за матеріалом: з природних матеріалів (дерево, бутовий камінь) і з штучних матеріалів (бутобетон, бетон збірний або монолітний, залізобетон);

     • за формою: оптимальною формою поперечного перетину жорстких фундаментів є трапеція, де зазвичай кут розподілу тиску приймають: для буту і бутобетона — 27—33°, бетону — 45°. Практично ці фундаменти з урахуванням потреб розрахункової ширини підошви можуть бути прямокутними і ступінчастими. Блоки-подушки виконують прямокутної або трапецієвидної форми;

     • за способом зведення фундаменти бувають збірними і монолітними;

     • по конструкційному  рішенню — стрічкові, столбчатиє, палі, суцільні;

     Стрічкові фундаменти влаштовують під всі капітальні стіни будівлі. Вони є заглибленими в грунт стрічками — стінки з бутової кладки, бутобетона, бетону або залізобетону (мал. 30).

     У малоповерхових будівлях фундаменти виконують:

     • з бутового каменя постелістой або  рваної форми; їх укладають на цементно-піщаному розчині з перев'язкою (неспівпаданням) вертикальних швів. Перехід від широкої частини фундаменту до вузької виконується уступами шириною 150—250 мм і заввишки не менші два ряди кладки. Найменша ширина фундаментів — 500 мм 1— прийнята за умовами перев'язки швів. Фундаменти з бутового каменя вимагають значних витрат ручної праці, проте там, де природний камінь є місцевим матеріалом, їх зведення економічно доцільно; 

       
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     Мал. 30. Стрічкові фундаменти для звичайних  умов:

     а — збірний, би монолітний• бутобетонниє виконують з бутового каменя, втопленного в цементно-піщаний розчин або в бетон. Такі фундаменти зводять для малоповерхових будівель, в щитовій опалубці або траншеях (при щільних грунтах). Розширення фундаментів ведуть уступами шириною 150—250 мм і заввишки 300 м. Найменша ширина бутобетонних фундаментів 350 мм. В порівнянні з фундаментами з бутового каменя вони менш трудомісткі, але відрізняються підвищеною витратою цементу;

     • бетонні і залізобетонні фундаменти виконуються в опалубці, з бетонів  класів міцності на стиснення В 7,5 —  В 30. Пристрій таких фундаментів вимагає підвищеної витрати цементу, проте вони скорочують трудовитрати і забезпечують однорідність конструкції і експлуатаційну надійність, рекомендуються для відповідальних будівель і споруд.

     Стовбчаті фундаменти зводяться під колони каркасних будівель або під стіни в тих випадках, коли грунт підстави лежить глибоко і зведення стрічкових фундаментів неекономічне. Фундаменти під колони складаються з подколонника і плиткової частини (мал. 31).

     За  способом зведення столбчатиє фундаменти можуть бути монолітними, такими, що зводяться на місці будівництва в опалубці, в яку укладають бетонну суміш і арматуру, і збірними, виготовленими на підприємствах будівельної індустрії. Під цегляні стовпи фундаменти виконують із залізобетонних плит, укладених одна на одну, або у вигляді ступінчастих опор з природного каменя.

     При тому, що спирається стін на столбчатиє фундаменти, по ним укладають фундаментні  залізобетонні балки, що передають  навантаження від стін на фундаменти. Для попередження деформацій від осідання і пученія

       

     Мал. 31. Фундамент каркасних  будівель:

     а — план фундаменту, би — спирається цокольних панелей на збірні черевики

     підстави  під фундаментними балками влаштовують утепляючу «подушку» з шлаку або піску.

     Суцільні  фундаменти зводяться при значних навантаженнях і невеликій площі будівлі або при слабких і неоднорідних грунтах підстави. Суцільні фундаменти забезпечують рівномірне осідання будівлі і захищають підвальні приміщення від підпору грунтових вод. Суцільні фундаменти проектують у вигляді балочних або безбалочних бетонних або залізобетонних плит. Ребра балочних плит можуть бути обернені вгору або вниз. Місця перетину ребер служать для установки колон каркаса. Простір між ребрами в плитах з ребрами вгору заповнюють піском або гравієм, а поверх влаштовують бетонну підготовку. Бетонні плити не армують, залізобетонні армують за розрахунком. При великому заглибленні суцільних фундаментів і необхідності забезпечити велику їх жорсткість фундаментні плити можна проектувати коробчатого перетину з розміщенням між ребрами і перекриттями коробок приміщень підвалів мал.32

       Пальові фундаменти

     Стрижні з бетону, залізобетону і інших  матеріалів в товщі грунту, що сприймають навантаження від будівлі, називають фундаментом палі. Такі фундаменти складаються із занурених в грунт паль, об'єднаних зверху ростверком у вигляді залізобетонної балки або плити (мал. 33 і 34). Конструкції фундаментів паль класифікують:

       
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     • по характеру роботи: на палі-стійки, що передають навантаження від будівлі  на підставу, і висячі палі, що ущільнюють товщу грунту і палі, що

     працюють  за рахунок тертя стінок, об грунт;

     • по роду матеріалу: на залізобетонні, дерев'яні (з колод хвойних порід), металеві (сталеві) і комбіновані;

     • за способом зведення фундаменти паль можуть бути: із забивних паль, виготовлених на підприємствах будіндустрії і на будівельному майданчику, занурюваних в грунт за допомогою механізмів; з набивних паль, що виконуються на місці будівництва шляхом буріння свердловин і подальшого заповнення їх бетоном;

     • по глибині заставляння: короткі  палі (3-6 м) і довгі (більше 6 м). Фундаменти паль застосовують на слабких грунтах, що стискаються

     при глибокому заляганні міцних материкових  порід, великих навантаженнях. Останнім часом фундаменти паль широко поширені для звичайних підстав, оскільки їх використання дає значну економію об'ємів земляних робіт і витрат бетону.

     • по характеру статичної роботи фундаменти бувають: жорсткі, такі, що працюють тільки на стиснення, і гнучкі, конструкції  яких розраховані на сприйняття розтягуючих  зусиль. До першого вигляду відносять  всі фундаменти, окрім залізобетонних. Гнучкі залізобетонні фундаменти здатні сприймати розтягуючі зусилля;

     • по глибині заставляння: фундаменти дрібного заставляння (до 5 м) і глибокого  заставляння (більше 5 м). Мінімальну глибину  заставляння фундаментів для  опалювальних будівель приймають під зовнішні стіни не менше глибини промерзання плюс 100—200 мм і не меншого 0,7 м; під внутрішні стіни не меншого 0,5 м 

     Вимоги, що пред'являються  до основ і фундаментів

     Проектування  споруд будь-якого призначення пов'язане  з рішенням одного з найбільш складних завдань — оцінкою несучої здатності підстави і вибором оптимальних конструкцій і методів зведення фундаментів. Складність завдання зумовлюється різноманіттям властивостей  грунтів і умов їх залягання. Для успішного вирішення цього завдання необхідно мати перш за все можливо докладніші матеріали про геологічних і гидрогеологичеськіх умовах майданчика проектованої споруди і властивостях грунтів підстави з урахуванням їх природного стану і можливих подальших змін під впливом навантажень від експлуатованої споруди.

     Підстава  повинна мати міцність, що виключає можливість випирання грунту з-під  фундаменту; характеризуватися стисливістю  грунтів, що запобігає появі неприпустимих  рівномірних і нерівномірних  осідань споруди; бути стійким проти вимивання або вилуговування грунту з-під фундаменту при дії потоків підземних або поверхневих вод; володіти необхідною стійкістю проти зрушення, а фундамент повинен забезпечити передачу розрахункових навантажень від споруди на підставу з достатніми запасами міцності; мати глибину заставляння, при якій виключалася б несприятлива дія пученія грунту при замерзанні на міцність підстави; виконуватися з матеріалу, стійкого проти руйнуючих дій періодичного зволоження з промороженням і агресивної дії підземних вод.