Ответы на вопросы на тему Ответы на вопросы 130708-02 2

БИЛЕТ №1
1.Сущность и особенности работы железобетонных конструкций
Железобетон – комплексный строительный материал, состоящий из бетона и стали.
Идея образования железобетона из двух различных по своим механическим характеристикам материалов заключается в том, что бетон используется для работы на сжатие, а сталь на растяжение. Появляется материал, способный воспринимать сжимающие и растягивающие усилия.
Соединить бетон и сталь для совместной работы как единое целое, значит получить качественно новый материал – железобетон.
Совместная работа бетона и стальной арматуры в железобетонных конструкциях оказалась возможной благодаря следующим их свойствам:
- бетон при твердении прочно сцепляется с арматурой, поэтому в конструкциях оба материала деформируются совместно;
- сталь и бетон обладают близкими по величине коэффициентами линейного расширения, поэтому при изменении температуры (до 100?С) в железобетоне возникают очень небольшие начальные напряжения;
- защищенная бетоном арматура практически не подвергается коррозии.
К основным достоинствам железобетонных конструкций можно отнести: высокую прочность, долговечность, огнестойкость, стойкость против атмосферных воздействий, возможность использования местных строительных материалов, простоту формообразования, небольшие эксплуатационные расходы.
Недостатками являются: большая плотность, высокая тепло- и звукопроводность, возможность появления трещин вследствие усадки и силовых воздействий, трудности утилизации.

2.Стыки сборных колонн многоэтажных зданий
Сложной задачей при проектировании сборного железобетонного каркаса является конструирование стыков колонн, работающих в условиях больших усилий. Их обычно располагают через этаж. Для многоэтажных зданий применяют следующие типы стыков колонн, с металлическими оголовками, привариваемыми к продольной арматуре (рис. 2); с оголовками из горизонтальных листов, заанкеренных в бетон на торцах стыкуемых элементов; со сферическим или плоским бетонным торцом и сваренными между собой выпусками арматуры; со сферическими бетонными поверхностями, образующими шарнир. Применяют также монолитный стык со сваркой выпусков арматуры и последующим замоноличиванием и так называемый платформенный стык. К стыкам сборных железобетонных колонн предъявляют следующие требования: 1) передача продольной силы должна осуществляться от верхней колонны к нижней (в рамных каркасах, кроме того, должна быть обеспечена передача изгибающего момента) ; 2) фиксация колонны на монтаже должна производиться до того, как будут смонтированы опирающиеся на нее ригели и перекрытия; 3) должны обеспечиваться малая чувствительность стыка к неточностям, возникающим при изготовлении сборных железобетонных колонн и при монтаже, а также его высокая прочность. Недостатки, однако, в различной степени присущи всем перечисленным типам стыков. Например, сборно-монолитные стыки, создаваемые путем сварки выпусков арматуры и последующего замоноличивания, не полностью удовлетворяют второму и третьему требованиям. Сферические стыки, образующие бетонный шарнир, не удовлетворяют второму требованию и лишь частично удовлетворяют первому. Стыки колонн со сварными оголовками металлоемки, а изготовление колонн — очень трудоемкий процесс. При наложении шва, соединяющего оба оголовника, развивается высокая местная температура, оказывающая вредное влияние на прочность бетона, окружающего оголовник. Для борьбы с этим явлением приходится тщательно выбирать режим сварки и изготавливать оголовник из более толстого металла. Стыки колонн со сферическим или плоским бетонным торцом и сваренными между собой выпусками арматуры предъявляют повышенные требования к точности изготовления изделий.Технические требования к стыкам сборных колонн многоэтажных зданий по СНиП 3.03.01-87 пп. 3.7, 3.16:




БИЛЕТ №2
1.История и перспективы развития железобетона
Железобетон по сравнению с другими строительными материалами появился сравнительно недавно и почти одновременно в Европе и Америке. Его история насчитывает не более 150 лет. Однако к настоящему времени он получил самое широкое распространение в строительстве, имеет свою историю и своих выдающихся деятелей.
Этапы развития железобетона:
I этап. Железобетон повсеместно вошел в практику и метод расчета бетонных конструкций по допустимым напряжениям, основанный на законах сопротивления упругих материалов.
II этап. Применение в строительстве рамных и тонкостенных пространственных систем с использованием их жесткости и монолитности
III этап. Широкая индустриализация железобетонного строительства, развитие предварительно напряженных конструкций, внедрение высокопрочных материалов и разработку нового метода расчета железобетонных. Выдающимся примером третьего этапа может служить построенная в 1965 г. башня Большого московского телецентра общей высотой 522 м.
Перспективы развития
Железобетонные конструкции получили массовое использование в строительстве и имеют широкую перспективу для дальнейшего развития.
Основным направлением технической политики в области строительства являются снижение его стоимости, энергоемкости и трудоемкости при высокой долговечности и надежности зданий, повышение технологичности как отдельных элементов, так и конструкций в целом. К настоящему времени наибольшее распространение в жилищно-гражданском строительстве получили полносборные каркасные и бескаркасные многоэтажные здания и здания из объемных элементов.
Многоэтажные производственные каркасные здания с балочными перекрытиями получили широкое распространение в химической, радиотехнической и других отраслях промышленности. По этой схеме строят также многие общественные здания.
В целях создания гибкой планировки цехов, модернизации и усовершенствования производства в последнее время все шире внедряют в строительство многоэтажные производственные здания с техническими этажами и пролетами междуэтажных перекрытий до 36 м.








2.Армирование консолей колонн многоэтажных и одноэтажных зданий
Армируют панели сетками или каркасами из стержневой арматуры класса A-III, предварительно напряженные конструкции — сталью классов A-IV и A-V.
Для многоэтажных производственных зданий номенклатура типовых железобетонных конструкций включает элементы каркаса и перекрытий с балочными и безбалочными перекрытиями.
В зданиях с балочными перекрытиями широко используют колонны прямоугольного сечения размерами 400X400 и 500Х ><500 мм; длина колонн зависит от высоты этажа и обычно бывает ЗД..7,2 м, высота верхних этажей иногда достигает 10,8 м. Колонны нижних этажей обычно выполняют на два этажа, а для зданий с высотой этажей до 3,6 м — на три этажа. Длина колонн достигает 15 м. Колонны изготовляют из стали классов В25...40; их армируют сварными каркасами из стали класса А-III. Ригели поперечных рам имеют прямоугольное или тавровое сечение. В зависимости от сетки колонн (6X6, 9X6 и 12x6 м) длина ригеля составляет 4,98... 11,48 м. Производят ригели из бетона классов В15...40 при сетке колонн 6x6 м ригели армируют ненапря-гаемой стержневой арматурой из стали класса A-III, а в других случаях — напрягаемой арматурой из стали классов A-IV и A-V.
Плиты перекрытий изготовляют с продольными и поперечными ребрами высотой 400 мм, шириной 3, 1,5 и 0,7 м из бетона классов В15...35, в качестве арматуры применяют стержни из стали классов А-Ш и A-IV.
В номенклатуру элементов многоэтажных зданий с балочными перекрытиями входят лестничные марши, балки лестничных клеток, а также балки для специального назначения (установки технологического оборудования).
Безбалочные перекрытия применяют в многоэтажных производственных зданиях, где необходимы гладкие потолки. Каркасы таких зданий состоят из колонн, консолей, надколонных и пролетных плит и пролетных плит, опертых по контуру. Колонны имеют квадратное сечение 400X400, 500X500 и 600X600 мм, для опира-ния на колоннах устраивают четырехсторонние консоли. Длина колонн зависит от высоты этажа и бывает 3,8...7,63 м.
Консоли изготовляют двух типов: средние и крайние. Размер средних в плане 2,7X2,7 м, крайних — 1,95Х 1,95. Напольные и пролетные плоские плиты предусматривают толщиной 150... 180 мм из бетона классов В25...40, а консоли — из бетона классов В15...25. Для всех изделий используется стержневая арматура класса А-Ш.


БИЛЕТ №3
1.Деформативные характеристики бетона
Деформативность. Деформативность твердых тел - их свойство изменять размер и форму под влиянием силовых воздействий и несиловых факторов. Деформации твердых тел разделяют на силовые и несиловые. Несиловые нарушения гигрометрического баланса парового давления, изменения температур. Несиловые деформации (усадка, набухание, температурные воздействия) являются объемными и развиваются одинаково во всех направлениях. Свободное несиловое деформирование не сопровождается изменением напряженного состояния твердого тела. Стесненные несиловые деформации приводят к возникновению напряжений, называемых собственными напряжениями твердого тела. Эти напряжения могут служить причиной разрушения материала. Силовыми-деформации, проявляющиеся под воздействием внешних сил. Силовые деформации твердых тел развиваются преимущественно вдоль направления действия внутренних усилий. Они проявляются в виде сжатия, растяжения, сдвига. Одновременно с ними, как следствие продольного деформирования, возникают поперечные деформации. Деформативность твердых тел обусловлена их физической природой, поэтому разделение деформаций на силовые и несиловые, предполагающее их взаимонезависимость, является условным. Силовые и несиловые деформации взаимосвязаны. Например, изменения влажности или температуры образцов приводят к изменению их механических характеристик (модуль упругости, меры ползучести) и тем самым влияют на проявление силовых деформаций. По временной связи с напряжениями силовые деформации бывают мгновенные и запаздывающие. Мгновенные деформации фиксируют при неизменных во времени напряжениях; они развиваются одновременно с изменением напряжения, проявляются со скоростью, близкой к скорости звука, и прекращаются мгновенно, как только стабилизируются напряжения. Величина их зависит от упругопластических свойств материала, поэтому их часто называют упругопластическими деформациями.Всякоенагружение осуществляется во времени, поэтому неправильно сопоставлять экспериментальные результаты, полученные разными исследователями. Под мгновенным (в статическом понимании) понимают загружение образцов с немедленным автоматическим отсчетом деформаций. Для получения запаздывающих деформаций (ползучесть) необходимо одновременно испытывать серию образцов-близнецов: у одних образцов замерять общие силовые деформации, а у других - мгновенные силовые деформации. Разность между ними даст значение деформации ползучести материала.Запаздывающие деформации развиваются и при постоянных напряжениях; теоретически они стабилизируются лишь в бесконечной отдаленности, если напряжения не превышают длительной прочности материала.

Схема для определения модулей деформаций в бетоне



2.Армирование капителей колонн многоэтажных зданий
Арматура, устанавливаемая в железобетонных конструкциях, подразделяется на: рабочую и конструктивную.
Каждая колонна армируется объемным каркасом, в состав которого входят четыре стержня продольной рабочей арматуры и поперечные хомуты, объединяющие продольные стержни. Хомуты (конструктивная арматура) не только объединяют продольные стержни в объемный каркас, но также удерживают сжатые стержни от деформаций, связанных с продольным изгибом.
рис. 8.1) обеспечивается более жесткое сопряжение плиты перекрытия с колоннами,
рис. 8.1) обеспечивается более жесткое сопряжение плиты перекрытия с колоннами,


              Схема и армирование безбалочного монолитного перекрытия:
а – капители колонн и их армирование; б – армирование плиты; в – разрез плиты с армированием;
1 – рабочая арматура; 2 – конструктивная арматура

              





















БИЛЕТ №4
1.Деформативные характеристики арматуры
Под арматурой понимают гибкие или жесткие стальные стержни, размещенные в массе бетона, в соответствии с эпюрами изгибающих моментов, поперечными или продольными силами, действующими на конструкцию в стадии ее эксплуатации. Назначение арматуры - воспринимать растягивающие усилия (при изгибе, внецентренном сжатии, центральном и внецентренном растяжении), а также усадочные и температурные напряжения в элементах конструкций. Для арматуры, имеющей физический предел текучести, зависимость «ss–es» допускается принимать с горизонтальным участком от относительных деформаций до es,uk = 10 ‰ (рис.а). Зависимость, связывающая напряжения и деформации, для напрягаемой арматуры предварительно напряженных конструкций следует принимать в соответствии с диаграммой, приведенной на рис б. 

а) б)Рис. Расчетные диаграммы для арматуры
Модуль упругости ненапрягаемой арматуры Es в интервале температур от минус 30°С до плюс 200°С следует принимать равным 200 кН/мм2.Модуль деформаций для горячекатанной, термически упрочненной и холоднодеформированной арматуры следует принимать равным 200 кН/мм2, а для арматурных канатов – 190 кН/мм2.
2.Конструирование оголовка колонн
Оголовок состоит из плиты и диафрагмы, подкрепленной горизонтальным ребром жесткости.
Толщина диафрагмы td определяется расчетом на смятие от продольной силы N
где - условная длина распределения нагрузки, равная ширине опорного ребра главной балки bh плюс две толщины оголовка колонны (ton принята 25 мм), за минусом толщины диафрагмы (?2tw) и 40 мм для пропу