Расчет на смятие и скалывание.
Смятие . Одновременно со сдвигом происходит смятие боковой поверхности в месте контакта в результате передачи нагрузки одной поверхности к другой. При этом на поверхности возникают сжимающие напряжения, называемые напряжениями смятия, σ,см .
Расчет носит условный характер. Допущения подобны принятым при расчете на сдвиг, однако при расчете боковой цилиндрической поверхности напряжения по поверхности распределены не равномерно, поэтому расчет проводят для наиболее нагруженной точки. Для этого вместо боковой поверхности цилиндра в расчете используют плоскую поверхность, проходящую через диаметр.
Условие прочности при смятии: σсм=F/Aсм≤σсм,гдеАсм-расчетная площадь смятия ;Асм = dδ,d — диаметр окружности сечения;δ — наим.высота соединяемых пластин;F — сила взаимодейств. между деталями
σ,см-допускаемое напряжение смятияσ,см= (0,35 + 0,4) .Расчет производят по прочности рабочей площади врезки при местном смятии под углом к волокнам растянутого стержня α .
Скалывание древесины. От действия скалывающих усилий Т вдоль волокон древесины по площади скалывания F равной произведению ширины врубки b на длину скалывания lск возникают скалывающие напряжения τ . Длина площади скалывания lск равна расстоянию от нижней точки врубки до конца растянутого стержня, но учитывается не более длины, равной 10 глубинам врубки hвр
Напряжения скалывания τ распределяются по длине площади скалывания особенно неравномерно, так как силы скалывания действуют с одной стороны от площади скалывания и достигают максимума близ врубки. Напряжения же отрыва здесь несколько снижаются в результате прижима, создаваемого вертикальной составляющей усилия сжатия.Расчет производят по прочности при скалывании по средним значениям скалывающих напряжений. Расчетное среднее сопротивление скалыванию Rсусропределяют по формуле ,где принимается коэффициент β=2,25 , а плечо пары сил скалывания е=0,5h . При учете длины площади скалывания, равной не более двойной высоты сечения растянутого стержня, разрешается принимать расчетное среднее сопротивление скалыванию равным Rсуср=1.2Мпа.
|
|
|
БИЛЕТ 27. 1)Деформативность каменной кладки.
В каменной кладке различают следующие деформации:
- объемные, возник. во всех направлениях, вследствие усадки раствора и камня или от изменения температуры;
- силовые, развивающиеся, главным образом, вдоль направления действия силы.
Усадочные деформации кладки ε st зависят от материала кладки (для кладки из обожженного глиняного кирпича усадку можно не учитывать ввиду ее малости, а для кладок из силикатного кирпича и бетонных камней ε st = 3•10-4).
|
|
|
Температурн.деформации кладки также зависят от материала кладки и коэффициента линейного расширения кладки α t ( для глиняного кирпича и керамических камней αt = 0,5•10-5, а для силикатного кирпича и бетонных камней α t = 1•10-5).
При действии нагрузки (силовые деформации) каменная кладка представляет собой упругопластический материал, и поэтому при действии нагрузки зависимость между напряжениями и деформациями не подчиняется закону Гука. Начиная с небольших напряжений в кладке, кроме упругих, развиваются и пластические деформации. Поэтому силовые деформации будут зависеть от характера приложения нагрузки и могут быть трех видов:
1) деформации при однократном нагружении кратковременной нагрузкой;
2) деф.при длительном действии нагрузки;
3) деф. при многократно повторных нагрузках.
(рис.Кривая зависимости σ-ε) Полные деформации будут слагаться из упругих и неупругих. В этом случае модуль деформации кладки Е будет величиной переменной:E=dσ/dε=tgϕ. С возрастанием напряжения угол ϕ уменьш.
2)Расчет внецентренно- растянутых элементов.
Внецентренно-растянутые элементы –элементы, которые одновременно растягиваются продольной силой N и изгибаются моментом М, что равносильно внецентренному растяжению силой N с эксцентриситетом eo=min, eo относительно продольной оси элемента. Внецентренно-растянутые также обычно подвергаются предварительному напряжению, что существенно повышает их трещиностойкость.
|
|
|
Условия прочности получим, составив уравнения моментов относительно центров тяжести сечений арматуры А(площадь сеч-я арматуры ближе к линии действия силы N) и А¢( удаленн. от силы): Ne≤RaFa'(h0-a') , где e=h/2-e0-a; N'e≤RaFa(h0-a') ; e'=e0 +h/2-a'. При подборе сечений арматуры из условия Ne≤RaFa'(h0-a') определяют F'a=Ne'/Ra(h0-a') , а из условия N'e≤RaFa(h0-a') — Fa=Ne'/Ra(h0-a').
Если растягивающая сила N приложена вне расстояния между центрами тяжести арматуры А и А¢ :(для прямоугольного сечения, когда e0>(h/2)-a ), имеем случай больших эксцентрицитетов.Характер работы внецентренно-растянутых элементов при больших эксцентрицитетах подобен.работе внецентренно-сжатых элементов с большими эксцентрицитетами: часть сечения сжата, а часть растянута, высота сжатой зоны (для прямоугольного сечения) ограничивается условием x≤xR=ξRh0 . Предельную относительную высоту сжатой зоныξR(кси) определяют по формуле ξR=ξ0/1+Ra/4000*(1- ξ0/11).
|
|
|
Проектируя все силы на ось элемента, получаем(2) N≤ RaFa- RacF'a-Rпрbx. Уравнение моментов относительно центра тяжести арматуры А имеет вид(2) Ne≤ Rпрbx(h0-x/2)+ RacF'a(h0-a'). Прочность элемента проверяют по условий (2), предварительно определив высоту сжатой зоны х из формулы (1). Если x>xR= , то в условии (2) принимают x=xR .
БИЛЕТ 28 . 1)Расчет неармированных конструкций.
Расчет неармированных центрально-сжатых элементов по несущей способности производят в предположении равномерного распределения напряжений по сечению по формулеN=mg*ϕ*R*A;
где N — расчетная продольная сила; mg — коэффициент снижении несущей способности вследствие ползучести кладки; φ — коэффициент, учитывающий снижение несущей способности элемента за счет продольного изгиба, зависящий от гибкости элемента λ и упругой характеристики кладки α; R — расчетное сопротивление кладки сжатию; А — площадь поперечного сечения элемента.
Гибкость элемента любой формы представляет собой отношение расчетной длины к радиусу инерции сечения λi = l0/i, а прямоугольного сечения λh = l0/h, где h — наименьший размер сечения.
В элементах, имеющих неподвижные горизонтальные опоры (в стенах и столбах многоэтажных зданий), расчетная длина l0 равна их фактической длине — высоте этажа H; в элементах, имеющих упругую верхнюю опору (стенах и столбах одноэтажных промзданий), l0=1,25 Н для многопролетных зданий; l0=1,5 H для однопролетных зданий; l0=2Н в свободно стоящих стенах и столбах.
Значение коэффициентов ϕ и mg для стен и столбов, опирающихся на неподвижные шарнирные опоры, при расчете сечений, расположенных в средней трети высоты l0, принимают постоянными и равными их значениям, определенным для данного элемента. При расчете сечений на участках в крайних третях l0 коэффициенты φ и mg увеличиваются по линейному закону до единицы на опоре.
Подбор сечений сжатых элементов производят путем последовательных приближений. Задавшись маркой и видом камня и раствора, находят по нормам расчетные сопротивления кладки сжатию. Приняв mg = 1 и ϕ=0,9, по формуле N=mg*ϕ*R*A; вычисляют размеры столба или стены. По найденным размерам определяют гибкость элемента, уточняют значения mg и ϕ и производят повторный расчет.
2)Лобовая врубка.
Врубкой называют соединение, в котором усилие элемента, работающего на сжатие, передается другому элементу непосредственно без вкладышей или иных рабочих связей. За этим видом соединения сохранилось старое название «врубка», хотя в настоящее время врезки и гнезда выполняют не топором, а электро- или мотопилой, цепнодолбежником и т. п. Основной областью применения врубок являются узловые соединения в брусчатых и бревенчатых фермах, в том числе в опорных узлах примыкания сжатого верхнего пояса к растянутому нижнему поясу.
Соединяемые врубкой элементы деревянных конструкций (д.к.) должны быть скреплены вспомогательными связями — болтами, хомутами, скобами и т. п., которые следует рассчитывать в основном на монтажные нагрузки. Лобовая врубка может утратить несущую способность при достижении одного из трех предельных состояний: 1) по смятию площадки упора Fсмα ; 2) по скалыванию площадки FCK; 3) по разрыву ослабленного врубкой нижнего пояса.
Площадь смятия определяют глубиной врубки hBP, которая ограничивается нормами hвр≤hбр/3, где hбр— высота растянутого элемента. При этом несущая способность врубки из условия разрыва растянутого элемента в ослабленном сечении при правильном центрировании узла всегда обеспечивается с избыточным запасом прочности. Решающее значение имеет как правило несущая способность врубки, исходя из условий скалывания.
с увеличением глубины врубки hвр при постоянной длине плоскости* скалывания lск снижается коэффициент концентрации напряжений сдвига и уменьшаются напряжения сжатия поперек волокон в начале плоскости скалывания. Выявлена зависимость коэффициента концентрации напряжений сдвига tmax/tcpeд от отношения lск/е и от угла смятия α.
1) чем больше отношение длины плоскости скалывания к е, тем больше коэффициент концентрации напряжений сдвига;
2) чем меньше угол α, тем меньше коэффициент концентрации напряжений сдвига;
3) чем больше нормальная к плоскости сдвига составляющая, тем выше значение концентрации напряжений сдвига.
БИЛЕТ 29. 1)Армокаменные конструкции . Конструкции из армированных кладок называют армокаменными.
Для повышения несущей способности каменные конструкции армируют: поперечной арматурой в виде сеток, укладываемых в горизонтальных швах кладки; продольной арматурой, устанавливаемой внутри кладки или с внешней стороны в слое раствора и соединенной поперечными хомутами.
Сетчатое армирование. Применяется в кирпичных столбах и простенках малой гибкости l0/h≤15 при небольших эксцентриситетах е0≤0,17h. Усиление каменных сжатых элементов поперечным армированием происходит благодаря тому, что арматурные стержни, работая на растяжение, препятствуют расширению кладки в поперечном направлении, повышая ее несущую способность. В центрально-сжатой кладке сетчатое армирование значительно эффективнее, чем продольная арматура, взятая в том же количестве.(рис.)Косвенное армирование каменной кладки:
а — прямоугольными сетками; б — сетками «зигзаг». Поперечную арматуру применяют в виде прямоугольных сеток и сеток типа «зигзаг» из сталей классов A-I и Вр-I. Прямоуг. сетки требуют для своей укладки большой толщины шва и применяются при диаметре проволоки 3...6 мм. Сетки «зигзаг» укладывают в двух смежных горизонтальных швах так, чтобы направление стержней в них было взаимно перпендикулярным. Две такие сетки равноценны одной прямоугольной, наибольший диаметр проволоки в них 8 мм. Расстояние между стержнями (с1, с2) должно быть не более 12 см и не менее 3 см. С увеличением расстояния между сетками по высоте кладки s эффективность их работы падает, поэтому сетки укладывают не реже чем через 5 рядов кладки из обыкновенного кирпича или 40 см для других видов камней. Степень насыщения кладки сетчатой арматурой характеризуется процентом μ армирования кладки по объему. Минимальный процент армирования μ=0,1%, максимальный μ = 1,0%. Марка раствора для армокаменных конструкций должна быть не ниже 50.
Продольное армирование. Цель продольного армирования каменных конструкций— повысить сопротивляемость кладки растягивающим усилиям и обеспечить монолитность и устойчивость отдельных конструкций и всего сооружения в целом. Продольная арматура может быть установлена внутри кладки или снаружи, в пазах или на поверхности в слое раствора.
Соединения на нагелях
Нагелем называется длинный гибкий стержень (пластинка), который, соединяя элементы деревянных конструкций между собой, препятствует их взаимному сдвигу. Сам нагель при этом работает преимущественно на поперечный изгиб. Нагели используются в стыках растянутых элементов, в составных стержнях и балках на податливых связях, в узлах деревянных ферм. Нагельные соединения отличаются податливостью: усилия распределяются между нагелями достаточно равномерно, что способствует повышению надежности таких соединений. Простота изготовления и надежность нагельных соединений обеспечили их распространение и в современном строительстве.
Классификация нагелей:
- по материалу: стальные (С 245, С 255); деревянные (из твердых пород древесины: дуба, березы); пластмассовые (из конструкционных стеклопластиков, типа АГ-4с);
- по форме поперечного сечения: цилиндрические (болты, штыри, гвозди, шурупы, глухари - шурупы большого диаметра с головкой под ключ); пластинчатые (нагели Деревягина);
- по способу постановки: собственно нагели, устанавливаемые в предварительно просверленные отверстия, при этом диаметр отверстия равен диаметру нагеля; нагели, завинчиваемые в предварительно просверленные отверстия, при этом dотв =0,8 dнаг (шурупы и глухари); нагели диаметром менее 6 мм (гвозди) забиваемые в древесину без предварительного сверления отверстий;
- по способу приложения внешних сил и числу швов, пересекаемых одним нагелем, различают два вида нагельных соединений (рис. 4.7): симметричные (двух- и многосрезные) и несимметричные (одно-, двух- и многосрезные).
Срезом нагеля в соединениях деревянных конструкций условно называется каждое рабочее пересечение нагеля с плоскостью сдвига (по аналогии с заклепками).
При изготовлении нагельных соединений отверстия сверлятся перпендикулярно плоскости сплачивания в собранном пакете, соблюдение этого условия обеспечивает плотность соединения. Соединения на нагелях должны быть обжаты стяжными болтами, которые устанавливается в количестве 25% от общего числа нагелей, но не менее 3 болтов с каждой стороны стыка. Диаметр болтов dб принимается по расчету. Размер сторон шайбы (диаметр) принимается не менее 3,5 dба толщина - не менее 0,25 dб.
Напряженно-деформированное состояние нагельного соединения.
Работу нагельного соединения рассмотрим на примере соединения двух сдвигаемых элементов (рис. 4.8). Под действием приложенной нагрузки элементы начинают сдвигаться и стремятся опрокинуть нагель, который, после некоторого поворота, упирается в древесину и начинает сминать древесину, вначале по краям гнезда. С увеличением нагрузки поверхность контакта нагеля с древесиной увеличивается: в древесине появляются неравномерные напряжения смятия по всей длине нагеля, а сам нагель изгибается.
30 билет. 1)РАСЧЕТ ЭЛЕМЕНТОВ КАМЕННЫХ КОНСТРУКЦИЙ
Дата добавления: 2020-01-07; просмотров: 265; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!