Тема. Расчётные постоянные и временные нагрузки.

N = Nn ∙ γ_f

N – расчётная сосредоточенная нагрузка

Nn - нормативная сосредоточенная нагрузка

γf – коэффициент надёжности по нагрузкам

q = q_n∙ γ_f

q – расчётная распределённая нагрузка (м² или м.п.)

q_n - нормативная распределённая нагрузка

А. РАСЧЁТНЫЕ ПОСТОЯННЫЕ НАГРУЗКИ

- для Б (со ср. плотностью1600 кг/м3), ЖБ,
 КК и ДК γ_f =1,1 (запас нормативной  нагрузки 10%);

для стяжек, засыпок, теплоизоляционных, выравнивающих слоев:

в заводских условиях γ_f = 1,2; на строительной площадке γ_f = 1,3.

Б. РАСЧЁТНЫЕ ВРЕМЕННЫЕ НАГРУЗКИ
* перекрытия и лестницы γ_f =1,3 или 1,2

с нормативным значением рn < 2,0 кПа γ_f = 1,3; рn ≥ 2,0 кПа γ_f = 1,2 ).
* Отличие методики определения расчетной снеговой нагрузки:

 Полное значение расчетной снеговой нагрузки на гориз. поверхность покрытия:

S = sq μ

где sq — вес снегового покрова на 1 м2 горизонтальной проекции поверхности земли.

 μ - коэффициент перехода веса снегового покрова земли к снег. нагрузке на покрытии, учитывает:

*на крутых кровлях (а ≥ 60°)
снег не задерживается, и тогда коэффициент μ  = 0;

*при уклонах кровли а ≤ 25° коэф. μ  = 1,0, т.е. снег остается на крыше.

При промежуточных значениях наклона кровли коэф. μ - по интерполяции.

*Снег может распределяться неравномерно по кровле (на одном скате больше, чем на другом, или около выступающих частей могут образовываться снеговые мешки).
* Для ветровых нагрузок коэффициент надёжности по нагрузкам принимается γ_f = 1,4.

СОЧЕТАНИЯ НАГРУЗОК

Нагрузки действуют в сочетании друг с другом.

а) основные сочетания нагрузок: постоянных, длительных и кратковременных нагрузок;
б) особое сочетание нагрузок: постоянные, длительные, возможных кратковременные и одна из особых нагрузок.

в) при основном сочетании: 

- если принята 1 кратковременная
нагрузка - принимается без уменьшения;

- две и более - домножаются на коэффициент 0,9 , а длительные нагрузки на к. 0,95

г) гри особом сочетании кратковременные нагрузки принимаются с коэффициентом 0,8, особые без снижения, длительные — с коэффициентом 0,95.

Лекция 7

Тема. Конструктивная и расчётная схемы конструкций

Тема. Балки

1. Построение расчетной схемы - важная часть расчета конструкции. От точности замены конструктивной схема расчетной зависят надежность и экономичность конструкции.

2. Конструктивная схема балки - схема балки, в которой отражены материал, форма и размеры сечения, а также специальные устройства (анкеры, болты, приварка и т.д.).

Примем упрощения:

а) балку заменим геометрической осью – линией через центры тяжести поперечных сечений. Это позволяет не рассматривать материал, форму и размеры сечения, считая, что реакции и внутренние усилия от них не зависят, а зависят только от нагрузок на балку;

б) силу давления балки на опору F будем считать приложенной  в одной точке - центре опорной поверхности. Давление балки на опору
 на самом деле передается неравномерно, но учесть это трудно;

в) расстояние между серединами опорных участков считается расчетной длиной балки l₀ или расчетным пролетом (4.3) —


l₀ = l - 2 (lоп/2) - 2δ; - рис. стр. 67 (зарисовать)

г) примем, что сил трения по плоскости контакта балки и опоры нет (опоры, в которых пренебрегают силой трения, называют идеальными).

Прим. Полученная на основе упрощений схема балки называется ее расчетной схемой.

3. Расчетная схема - идеализированное изображение конструктивной схемы, в которой не отражены свойства, незначительно влияющие на точность расчета.

* Расчётная схема шарнирно-подвижной опоры (стр.68) – рисунок + подписи

* Расчётная схема шарнирно-неподвижной опоры (стр.69) – рисунок + подписи

* Расчётная схема простой балки на двух опорах (стр.70) – рисунок + подписи

* Крепление балки к опоре с пом. анкерного устройства (стр.71) – рисунок + подписи

* Вариант опирания балки на кирпичные стены (стр.72) – рисунок + подписи

* Вариант опирания балки в период строительства (стр.72) – рисунок + подписи

* Конструктивные и расчётные схемы консоли (консольной балки) – с.74-75 рис + подписи

* Конструктивные и расчётные схемы колонн – стр.76-81– рисунок + подписи

Тема. Колонны

1. Шарнирное крепление колонны к фундаменту – рис. 4.14, стр.76– рисунок + подписи

2. Жёсткое крепление колонны к фундаменту – рис. 4.15, стр.77– рисунок + подписи

3. Шарнирное крепление балки к стальной колонне  - рис. 4.16, стр.77– рисунок + подписи

4. Жёсткое крепление балок к стальной колонне сбоку - рис. 4.17, стр.78– рисунок + подписи

5. Заделка железобетонных колонн в фундаментах - рис. 4.18, стр.79– рисунок + подписи

6. Шарнирное опирание стропильной ЖБ балки - рис. 4.19, стр.79– рисунок + подписи

7. Жёсткое соединение ЖБ ригеля с колонной - рис. 4.20, стр.80– рисунок + подписи

8. Соединение деревянной стойки с прогоном - рис. 4.21, стр.81– рисунок + подписи

9. Соединение кирпичной колонны с балкой и фундаментом - рис. 4.22, стр.82– рисунок + подписи

Лекция 8

ОСНОВЫ РАСЧЕТА
 СК, РАБОТАЮЩИХ НА СЖАТИЕ

1. Стойка (колонна) - брус, работающий чаще на сжатие; вертикальный стержень, передающий нагрузку сверху вниз.


2. Материал для колонн: сталь, ЖБ, КК,Д.

А) стальные и ЖБ - колонны,

Б) деревянные — стойки,

В) кирпичные (каменные) — столбы

Общие положения по расчёту колонн

По характеру работы колонны могут быть:

1. Центрально-сжатые - нагружены по центру тяжести сечения (в симметричных колоннах совпадает с геометрическим центром ( 5.1, а).

2. Внецентренно-сжатые - сила действует не по центру тяжести, а с эксцентриситетом е₀ (5.1, б) или, что равнозначно, одновременно приложены продольная сила N и изгибающий момент М.  

е₀= M/N – с.86

Прим.  Центральное сжатие выгоднее, т. к. в конструкции менее сложное напряженное состояние, что позволяет
проектировать более простые сечения колонн и полнее использовать несущую способность материала.

Работа центрально сжатых колонн под нагрузкой

1. Изгиб стержня может быть продольный и поперечный – стр.87

2. Основа расчёта колонн - безопасные величины продольного изгиба 

Общие подходы к расчёту центрально-сжатых колонн

1. Предпосылка к расчёту: нормальные напряжения σ в поперечном сечении распределены равномерно

2. По предельной способности несущая способность обеспечена, если:

N ≤ Ф    N ≤ R∙А – базовая формула расчёта прочности

3. Продольный изгиб колонны уменьшает её несущую способность – это учитывает коэффициент продольного изгиба φ (< 1) – разный для разных материалов

N≤ φ∙ R∙А – базовая формула при расчёте устойчивости

4. φ зависит от гибкости          λ = l₀ \i

l₀ – расчётная длина стержня                           

i – радиус инерции

l₀ = μ∙l

μ – коэффициент, стр.89, зависит от вида опор

Момент инерции - величина, которая показывает, насколько трудно раскручивать тело относительно какой-либо оси, проходящей через его центр масс.

Радиус инерции сечения — геометрическая характеристика сечения, связывающая геометрический момент инерции фигуры с её площадью

5. Изгиб колонны имеет разную форму в разных плоскостях

l_0х – расчётная длина стержня относительно оси х-х , l_0у –оси у-у

6. Если размеры сечения разные относительно осей изгиба, следовательно, разные i_х , i  и λ_х , λ_х (радиус инерции и гибкость)

7. λ_пред (предельная гибкость) не должна быть превышена

8. Расчёт сжатых конструкций:

А) с ослаблениями под отверстия – на прочность и устойчивость

Б) без ослаблений – только на устойчивость

В) на местную устойчивость – для отдельных участков

10. Типы задач:

Тип 1: определение размеров сечения колонны от заданной нагрузки N

Тип 2:  - проверка несущей способности 

Понятие о расчёте внецентренно-сжатых колонн

1. Напряжения в поперечном сечении распределяются неравномерно;

2. Расчёт более сложный;

3. Расчёт на прочность, общую устойчивость и раскрытие трещин

4. Расчётные формулы   σ_max ≤ R_сжатию       σ_min ≤ R_{растяжению}

5. Размеры сечения увеличивают в направлении действия момента