Вузел D

1. Направлення не відомих реакцій R₃ та R₄ приймаємо від вузла, вважаючи, що стержні розтягнуті. Зусилля R₂ = 19,8 кН направляємо до вузла, так як з попереднього розрахунку знаємо, що стержень 2 стиснут.

Направимо вісь Х по реакції R₄, а вісь Y – перпендикулярно їй.

Вказуємо всі кути, які будуть необхідні для проецирування:

Кут між горизонтом і R₄ дорівнює (β + α) = 37° (знаходимо з геометричних розмірів цієї конструкції див. рис. 1а)

Кут між R₃ і вісью Y дорівнює також 37°.

3.Спроектувавши всі сили та реакції вузла D на вибрані осі, складаємо

рівняння рівноваги:

Σ Xi = - R₄ – R₂ + R₃ cos53° = 0 (1)

Σ Yi = R₃ cos37° = 0 (2)

З рівняння (2) визначаємо: R₃= 0 – стержень не працює

З рівняння (1) визначаємо: R₄= - R₂ = -19,8 кН

Зусилля в стержнях відповідно дорівнюють реакціям:

N₃= R₃ = 0

N₄= R₄ = 19,8 Кн (стискування)

Питання для самоперевірки:

1. Необхідна умова геометричної незмінності системи.

2. Аналітичний метод визначення зусиль.

Питання для самостійного вивчення:

1. Поняття про статично визначені та статично невизначені системи.

Література:

3. Мухин Н.В., Першин А.Н., Шишман Б.А. «Статика сооружений», - М. «Высшая школа», 1980 с.5-40, с.114-145

4. Сетков В.И. Сборник задач для расчетно-графических работ по технической механике. М.: 1989 с.

Модуль 4 Основи розрахунку будівельних конструкцій

ЛЕКЦІЯ № 15

Тема 4.1. Основні положення проектування і

розрахунку будівельних конструкцій

План лекції

1. Основні принципи проектування, врахування вимог до будівельних конструкцій на стадіях проектування, виготовлення, транспортування, монтажу і експлуатації.

2.Нормативні документи в процесі проектування.

3. Сучасні методи розрахунку будівельних конструкцій.

4. Граничний стан конструкції, дві групи граничних станів. Мета розрахунків за першим та другим граничними станами.

5. Класифікація і характеристика навантажень. Коефіцієнти надійності щодо призначення, матеріалу та навантаження. Коефіцієнт умов роботи.

6. Методика визначення навантажень на конструктивні елементи будинків і споруд.

1. Основні принципи проектування, врахування вимог до будівельних конструкцій на стадіях проектування, виготовлення, транспортування, монтажу і експлуатації.

Проектування будівельних конструкцій складається з розрахунків, конструювання і графічного оформлення креслень, за якими ці конструкції виготовляються.

Основні принципи проектування:

- Типові проекти (багаторазового використання), в яких передбачено застосування уніфікованих конструкцій і виробів заводського виготовлення.

- Стандартизація – як вищий ступень типізації встановлює єдині вимоги щодо якості і застосування конструкцій і виробів певного виду.

- Уніфікація – проводять на стадії проектування з метою взаємозамінності будівельних конструкцій і елементів

- Єдина модульна система (ЄМС = 100 мм) - для координації розмірів об’ємно-планувального і конструктивного вирішення будівель

До будівельних конструкцій ставляться експлуатаційні (функціональні), технічні, економічні, виробничі, естетичні, природоохоронні вимоги, які повинні задовольнятися на всіх стадіях – виготовлення, транспортування, монтажу і експлуатації.

Вимоги до будівельних конструкцій:

- Експлуатаційні вимоги, зводяться для того, щоб конструкція найкращим чином відповідала своєму призначенню, було зручною і безпечною в експлуатації і забезпечували найменші витратив для підтримування її в надійному стані.

- Технічні вимоги – достатня міцність, стійкість, жорсткість, довговічність.

- Економічність конструкції – залежить від витрати і вартості матеріалів, вартості виготовлення, транспортування і монтажу, експлуатаційних витрат.

- Виробничі вимоги – пов’язані з індустріалізацією виготовлення конструкцій і їх монтажу.

- Естетичні вимоги – конструкції повинні мати гарний вигляд і надавати будівлі архітектурної виразності, доброго настрою.

2 Нормативні документи в процесі проектування.

Проектування на всіх стадіях ведуть відповідно до затверджених і діючих на даний період будівельних норм і правил (СНиП), між державних стандартів (ГОСТ), державних стандартів України (ДСТУ), державні будівельні норми (ДБН), технічних умов (ТУ), каталогів. Ці документи складають технічну і юридичну основу проектних робіт.

1. ДБН В.12-2: 2006. «Нагрузки и воздействие» Киев 2006 г – Введены с 01.01.2007

2. ДБН В.2.6-98-2009 «Бетоні і залізобетонних конструкції». Основні положення Київ 2006р. – Введено від 01.07.2011р.

3. ДСТУ Б 2.4-4- 2009 Основні вимоги до робочої документації. Київ 2009р.- Введено від 24.01.2009 р.

4. ДСТУ Б А.2.4-7-2009 Правила виконання архітектурно будівельних робочих креслень Київ 2009р.Введено від 24.01.2009

5. ДСТУ 21.503-80 СПДС. Конструкції бетоні і залізобетонні. Робочі креслення 1980

6. ДСТУ 3760: 2006 Прокат арматурний для залізобетонних конструкцій Київ 2007р.-Введено від 11 грудня 2006 p.

7. ДСТУ 6727-80 (1998) Проволока из низкоуглеродистой стали холоднотянутая для армирования железобетонных конструкций

8. ДСТУ Б В.2.6-169:2011(ГОСТ 14098-91-К1-КТ) З’єднання зварні арматури та закладних виробів залізобетонних конструкцій.

3.Сучасні методи розрахунку будівельних конструкцій.

Розрахунок будівельних конструкцій виконують з метою забезпечення необхідної міцності, жорсткості і стійкості при мінімальній затраті матеріалів, коштів і праці.

Існує три основних методи розрахунку будівельних конструкцій:

- за допустимими напруженнями

- за руйнівними зусиллями

- за граничними станами

Сучасний метод розрахунку буд. конструкцій – розрахунок за

граничними станами.

4.Граничний стан конструкції, дві групи граничних станів.

Граничним станом називається такий стан конструкції, при яко­му вона перестає задовольняти вимогам експлуатації.

У будівельних нормах враховують дві групи граничних станів:

перша — за втратою несучої здатності або непридатності до

експлуатації;

друга — за непридатністю до нормальної експлуатації.

Мета розрахунку за граничними станами першої групи полягає в тому, щоб не допустити руйнування конструкції, втрати нею стій­кості або інших станів, через які конструкція стає непридатною для по­дальшої експлуатації.

Суть розрахунку за першою групою граничних станів полягає в тому, що найбільше зусилля в конструкції (поздовжня або попереч­на сила, момент) не повинно перевищувати її мінімальної несучої здатності, тобто

F < Fu

За другою групою граничних станів конструкції розраховують для того, щоб не допустити появи в них надмірних деформацій або утворення і розкриття тріщин. У цьому випадку затруднюється нор­мальна експлуатація конструкції або знижується її довговічність.

Умова розрахунку за цією групою ∆<]∆[

∆— ширина розкриття тріщин, величина переміщень, деформа­цій, які виникають в результаті дії експлуатаційних навантажень;

[∆] — відповідна гранична величина розкриття тріщин, яка встанов­люється за нормами проектування і гарантує нормальну експлуата­цію конструкції.

Нормальною вважається експлуатація без обмежень у технології або побутових умовах, передбачених нормами проектування або про­ектною документацією. Наприклад, при нормуванні граничних про­гинів конструкцій враховують необхідність забезпечити безперебій­ну роботу кранів або естетичні вимоги до конструкції.

5.Класифікація і характеристика навантажень. Коефіцієнти надійності щодо призначення, матеріалу та навантаження. Коефіцієнт умов роботи.

Головне призначення несучих конструкцій – сприймати діючи на них навантаження.

Встановлені нормами найбільші величини зовнішніх навантажень, за яких можлива нормальна експлуатація будівель і споруд, називаються нормативними навантаженнями.

Небезпеку збільшення (в окремих випадках зменшення) навантажень порівняно з нормативними значеннями враховують введенням коефіцієнта надійності щодо навантаження γ_f , який вибирають таким: для металевих конструкцій – 1,05, бетонних, залізобетонних, кам’яних і дерев’яних конструкцій - 1,1, ізоляційних, вирівнюючи і оздоблювальних матеріалів, виконаних в заводських умовах – 1,2 і рівним 1,3 при виконанні їх на будівельному майданчику.

Значення нормативних навантажень враховують при розрахунку конструкцій за другою групою граничних станів, а для першої групи використовують значення розрахункових навантажень.

Навантаження, що дорівнюють добутку нормативного навантаження, називається розрахунковим навантаженням.

Залежно від тривалості дії навантаження поділяють на постійні і тимчасові.

До постійних навантажень (незмінних за напрямом і місцем їхнього прикладання) відносять навантаження від маси конструкції, тиску грунту, зусилля попереднього обтискування.

Тимчасові навантаження поділяють на тривалодіючи, короткочасні і особливі. Тривалодіючи навантаження – навантаження від стаціонарного обладнання, частину від повного навантаження на перекриття, навантаження від одного мостового або підвісного крана, помножене на коефіцієнт 0,6- для кранів легкого або середнього режиму роботи і на 0,8 – для кранів важкого і дуже важкого режиму роботи, частину снігового навантаження.

До короткочасних навантажень належать навантаження на перекриття від людей, меблів, легкого обладнання, снігу, вітру, а також навантаження, що виникають під час транспортування і монтажу конструкцій.

Особливі навантаження – сейсмічні і вибухові впливи, навантаження, викликані порушенням технології, аварією, нерівномірною деформацією ґрунтів основи.

При розрахунку конструкцій враховують найбільш невигідні, фізично можливі сполучення навантажень. Залежно від складу враховуваних навантажень розрізняють основні і особливі сполучення навантажень.

Нормативні навантаження від ваги конструкцій визначають на основі стандартів, робочих креслень або за формулою: g_n = V*ρ* 9,81, де V – об’єм конструкції, м³; ρ – середнє значення густини, кг/м³, для матеріалу конструкції з урахуванням вологості (додаток 1).

Розрахункові навантаження: g_p = g_n γ_f, де γ_f - коефіцієнт надійності щодо навантаження.

6. Визначення навантажень на конструктивні елементи будинків і споруд.

1. Вибрати і записати вихідні данні.

2. Виконати в табличні формі розрахунок збору нормативних і розрахункових навантажень на покриття (перекриття)

Збір навантажень на 1 м² покриття (перекриття)

Вид навантаження	Нормативне,gn,кН/м2	Коефіцієнт γf	Розрахункове, gp, кН/м2
Постійне: - кожен шар окремо по формулі: нормативне:gn = 1*1*В*ρ* 9,81 1*1 =L * L –1 мдліни і 1 м ширини, м B – товщина шару конструкциії, м ρ - середнє значення густини, т/м3 (стор.13 табл. 1.1.Бучок Ю.Ф) розрахункове: gp = gn γf		Коефіціент надійності, щодо навантаження (стор.12 Бучок Ю.Ф)
Разом:	∑ постійних нормативн.		∑ постійних розрахунк.
Тимчасове: - корисне - від снігу	1,6	1,14
Разом:	∑тимчасових нормативн.		∑тимчасових розрахунк.
Повне:	∑пост.+тимч		∑пост.+тимч

Питання для самоперевірки:

1.Назвіть основні принципи проектування

2.Які нормативні документи використовують в процесі проектування?

3. Сучасні методи розрахунку будівельних конструкцій.

4.Що таке граничний стан конструкції? Групи граничних станів.

5.Класифікація і характеристика навантажень.

6.Коефіцієнти надійності щодо призначення, матеріалу та навантаження. Коефіцієнт умов роботи.

Питання для самостійного вивчення:

1.Короткий історичний огляд розвитку методів розрахунку будівельних конструкцій.

Література:

Бучок Ю.Ф. Будівельні конструкції. Основи розрахунку. К.: Вища школа, 1994 - с. 6-22

ЛЕКЦІЯ № 17

Тема 4.2. Особливості розрахунків ЗБК, МК, ДК, КК.

Структура розрахунку за І граничним станом.

План лекції

1. Особливості розрахункуза першим граничним станом.
2. Розрахунки на стиск, розтяг та вигин.

1. Особливості розрахунку за першим граничним станом.

Перша група граничних станів називається - граничні стану по несучій здатності (інакше його називають - по придатності до експлуатації).

Розрахунок по 1 групі граничних станів виконують, щоб гарантувати несучу здатність конструкції, тобто запобігти такі явища:

- крихке, в'язке або іншого характеру руйнування (розрахунок по міцності);
- втрату стійкості конструкції (розрахунок на стійкість тонкостінних конструкцій) або її положення (розрахунок на перекидання і ковзання підпірних стін, позацентрово навантажених високих фундаментів; розрахунок на спливання заглиблених або підземних резервуарів і т.п.);
- втомне руйнування (розрахунок на витривалість конструкцій, які перебувають під впливом багаторазово повторюються рухомих або пульсуючих навантажень: підкранових балок, шпал, рамних фундаментів або перекриттів під неврівноваженими машинами)

- руйнування від спільного впливу силових факторів і несприятливих впливів зовнішнього середовища (агресивність середовища, поперемінне заморожування і відтавання і т.п.).