что учитывается при расчете конструкций их расчетными сопротивлениями

Расчетные и нормативные сопротивления материалов строительных конструкций.

В качестве основного параметра, который характеризует сопротивление материала силовым воздействиям, нормы проектирования устанавливают его нормативное сопротивление jRH, кгс/см2 (МПа). Величина RH равна значению контрольной (или браковочной) ‘характеристики прочности, устанавливаемой соответствующими государственными стандартами на материалы. Обеспеченность значений нормативных сопротивлений материалов принимается не менее 0,95. Это значит, что не менее 95% испытанных образцов имеют сопротивление, равное или большее RH.

Расчетное сопротивление /?, кгс/см2 (МПа), получают делением нормативного сопротивления на соответствующий коэффициент безопасности &б>1> а в необходимых случаях умножают на коэффициент условий работы

Значения нормативных сопротивлений, коэффициентов безопасности, условий работы и расчетных сопротивлений для материалов металлических и ‘железобетонных конструкций приведены в разделах. II и III. В практических расчетах используют, как правило,расчетные сопротивления.

При расчетах по предельным состояниям первой и второй групп вкачестве главного прочностного показателя материала, как уже отмечалось, устанавливается его сопротивление, которое (на­ряду с другими характеристиками) может принимать норматив­ные и расчетные значения:

R_n— нормативное сопротивление материала,представляет со­бой основной параметр сопротивления материаловвнешним воз­действиям и устанавливается соответствующими главами стро­ительных норм (с учетом условий контроля и статистической из­менчивости сопротивлений). Физический смысл нормативного сопротивления R_n — это контрольная или браковочная характери­стика сопротивления материала с обеспеченностью не менее 0,95%;

R—расчетное сопротивление материала,определяется по фор­муле

у_т

где у_т — коэффициент надежности по материалу,учитывает воз­можные отклонения сопротивления материала в неблагоприятную сторону от нормативных значений, у_т > 1. ‘

Коэффициент надежности по материалу учитывает несоответ­ствие фактической работы материала в конструкциях и его рабо­ты при испытании в образцах, а также возможность попаданиявконструкции материала со свойствами ниже установленных в ГОСТ.

Расчетные сопротивления в расчетах следует принимать с ко­эффициентом условий работы у_е:

у_с — коэффициент условий работы, учитывает особенности ра­боты материалов, элементов и соединений конструкций, а также зданий и сооружений в целом, если эти особенности имеют сис­тематический характер, но не отражаются в расчетах прямым пу­тем (учет температуры, влажности, агрессивности среды, прибли­женности расчетных схем и др.). При выводе расчетных формул и написании формул, приводимых в СНиП, иногда не указывают, что расчетные сопротивления умножаются на у„ но если ко­эффициент условия работы отличается от единицы, на него все­гда надо умножать расчетное сопротивление, т.е. во всех форму­лах, где есть R, вместо R надо подставлять произведение Ry_c.

Нормативные R_n и расчетные R сопротивления приводятся в соответствующих главах СНиП в зависимости от материала (см. главу 2.3).

Нормативные и расчетные значения устанавливаются не толь­ко для сопротивлений материалов, но и для нагрузок, учитывая изменчивость их величин или невозможность их определения сабсолютной точностью:

N _n — нормативная нагрузка,рассчитывается по проектным раз­мерам конструкций или принимается в соответствии с главой СНиП 2.01.07-85* «Нагрузки и воздействия»;

N — расчетная нагрузка,определяется по формуле

где у_f — коэффициент надежности по нагрузкам,учитывает воз­можные отклонения нагрузок в неблагоприятную (большую или меньшую) сторону от их нормативных значений. Как правило,

Нормы учитывают также возможные последствия от аварий, этот учет ведется при помощи коэффициента надежности по от­ветственности, на который умножаются расчетные нагрузки, что ведет к понижению или повышению их значения:

где y_n — коэффициент надежности по ответственности,учиты­вает экономические, социальные и экологические последствия, которые могут возникать в результате аварий. Большинство зда­ний (сооружений) массового строительства (жилые, обществен­ные, производственные, сельскохозяйственные здания и сооруже­ния) относятся к нормальному уровню ответственности, для ко­торого установлено значение коэффициента y_n = 0,95. Подробнее см. Приложение 7 СНиП 2.01.07-85*.

Соответственно, сервисная нагрузкаN_serи сервисное сопротив­лениеR_serсчитаются расчетными для расчетов по предельным со­стояниям второй группы.

При расчетах по первой группе предельных состояний,которые связаны собеспечением несущей способности конструкции (зда­ния), принимаютрасчетные значения: расчетные нагрузки Nи расчетные сопротивления материала R.

При сравнении расчетных и нормативных значений видно, что расчетные нагрузки обычно больше нормативных, а расчетные сопротивления меньше нормативных сопротивлений. Так учиты­вается вопределенном смысле большая ответственность расчета по предельным состояниям первой группы по сравнению с рас­четами, относящимися ко второй группе.

При выполнении расчетов, относящихся к первой и второй группам предельных состояний, необходимо учитывать значения нагрузок, сопротивления материалов и коэффициенты в соответ­ствии с табл. 2.1. перечисленные факторы не превышают значений, установленных нормами. Вся сложность расчета заключается в том, чтобы опре­делить величины напряжений, деформаций и т.д., возникающих вконструкциях под действием нагрузок. Сравнить их с предель­ными значениями обычно не представляет труда.

Источник

Строительные конструкции

1) Достоинства и недостатки конструкций из железобетона, стали, дерева.

. Железобетонные конструкции обладают следующими достоинствами:

• прочностью, особенно на сжатие и изгиб;

• огнестойкостью и огнеупорностью;

• стойкостью к агрессивным воздействиям;

• способностью быть изготовленными любой формы;

Недостатки:

• водо- и воздухопроницаемость;

Недостатки металлических конструкции:

• потеря устойчивости при интенсивных сжимающих нагрузках;

• низкая огнеупорность, что требует дополнительных затрат на огнезащитные составы;

• подверженность коррозии, что требует дополнительных затрат на защиту от попадания влаги;

• затрудненность приобретения сложных форм;

• большие эксплуатационные затраты.

Достоинства:

Достоинства деревянных конструкции:

• индустриальность (легкость в обработке и соединении);

• доступность во многих регионах РФ.

Недостатки:

• они обладают низкой огнестойкостью, что приводит к дополнительным затратам при их огнезащите;

• гниение, что требует обработки антисептиками;

• большие эксплуатационные затраты.

2) Виды бетонов, физические свойства бетонов.

По структуре:

• плотный бетон, в котором пространство между зернами заполнителя занято затвердевшим вяжущим;

• крупнопористый бетон — пространство между зернами заполнителя заполнено частично;

• поризованый бетон — бетон, в котором пространство между зернами заполнителя поризовано посредством введе­ния специальных добавок;

• ячеистый бетон — бетон с искусственно созданными порами.

По средней плотности:

• особо тяжелые р > 2500 кг/м 3 ;

• облегченные ρ =1800. 2200 кг/м 3 ;

• на известковом вяжущем (силикатные);

• на специальных вяжущих.

По зерновому составу:

• с крупным и мелким заполнителем;

мелкозернистый (только с мелким заполнителем).

По виду заполнителя:

• на плотных естественных заполнителях (гравий, ще­бень);

• на пористых природных заполнителях (перлит, пемза, ракушечник);

• на искусственных заполнителях (керамзит);

• на специальных заполнителях, которые удовлетворяют требованиям биологической защиты, жаростойкости, химиче­ской стойкости и т.д.

По способу твердения:

• бетон, подвергнутый тепловлажностной обработке при атмосферном давлении;

• бетон, подвергнутый автоклавной обработке при повышенном давлении

К физическим свойствам бетона относятся:

3) Строительные стали. Классификация по химическому составу, по назначению, по качеству.

Основным компонентом стали является железо (Fe), но сталь из железа возможно получить только если в нем содержится углерод (С). Процентное содержание углерода в различных сталях варьируется от 0,01 до 1,3 %

По химическому составу стали подразделяют на:

• легированные (с применением добавок).

Нелегированные стали могут быть:

• низкоуглеродистыми (до 0,25% содержания С);

• среднеуглеродистыми (0,25…0,45% С);

• высокоуглеродистыми (свыше 0,45% С).

По содержанию легирующих добавок стали бывают:

• низколегированными (до 5% содержания добавок);

• высоколегированными (свыше 10%).

По назначению стали подразделяют на:

• с особыми свойствами (жаропрочные, жаростойкие, кислотостойкие, износостойкие, магнитные и т.п.).

По качеству стали подразделяют на:

• обыкновенного качества (до 0,06% содержания S и до 0,07% содержания Р);

• качественные (до 0,035% содержания S и до 0,035% содержания Р);

• высококачественные (до 0,025% содержания S и до 0,025% содержания Р);

• особо высококачественные (до 0,015% содержания S и до 0,025% содержания Р).

4) Основные расчетные характеристики стали: расчетное сопротивление на растяжение и расчетное сопротивление разрыву.

• Также расчетной характеристикой является расчетное сопротивление разрыву. Оно определяется путем деления временного сопротивления (предела прочности) на коэффициент надежности по материалу:

• При расчете конструкций с использованием расчетного сопротивления по пределу прочности учитывают повышенную опасность такого состояния путем введения дополнительного коэффициента надежности y_u = 1,3.

• При срезе расчетные сопротивления определяются путем умножения расчетного сопротивления R_y на коэффициент перехода 0,58.

• При сжатии торцевой поверхности в случае плотной пригонки (строжка или фрезеровка торца) расчетное сопротивление в зоне контакта R_yp = R_y.

• При расчете проката на растяжение в направлении, перпендикулярном плоскости проката, для предотвращения расслоения расчетное сопротивление R_y = 0,5 R_y.

Основным видом заводских соединений стальных конструкций являются сварные соединения. Сварка до 20 % снижает трудоемкость изготовления, упрощает конструкцию в сравнении с заклепочным соединением.

Основные виды сварных соединений:

• Нахлесточные соединения характеризуются наличием перекрытия кромок свариваемых листов. Разновидностью таких соединений являются прорезные и электрозаклепочные соединения.

• Тавровым называют соединение, в котором торец элемента примыкает к боковой поверхности другого элемента и приварен к ней угловыми швами.

• Угловым называют соединение двух элементов, расположенных под углом и сваренных в месте примыкания их краев угловыми швами.

• В настоящее время имеют ограниченное применение. Их используют в основном для соединений конструкций с тяжелым режимом работы, при значительных динамических воздействиях (железнодорожные мосты и т.п.). Применяют заклепки из углеродистой стали марки Ст2 с пределом текучести 220 МПа. В строительных конструкциях наиболее распространены заклепки диаметром 12, 14, 16, 18, 20, 22, 24, 27 и 30 мм. Отверстия в соединяемых деталях образуют сверлением или продавливанием на 1…1,5 мм больше диаметра заклепки. В строительстве могут применять заклепки с полукруглыми, потайными и полупотайными головками.

• В соединениях стальных конструкций применяют обычные болты по ГОСТ 22356-70*, высокопрочные болты по ГОСТ 22356-77 и анкерные (фундаментные) болты по ГОСТ 24379.1-80. Обычные и высокопрочные болты используют для соединения элементов стальных конструкций друг с другом, а анкерные – для присоединения конструкций к железобетонным фундаментам.

Из какого условия рассчитывают болтовые соединения на растяжение?

• Если усилие действует вдоль оси стержня болта, то болты работают на растяже­ние, а разрушение соединения насту­пает после больших пластических де­формаций, в результате чего усилие распределяется поровну между все­ми болтами

Каким требованиям должны удовлетворять сварные швы по внешнему виду? В соответствии с требованиями каких нормативных документов определяется допустимое число дефектов в сварных швах?

По внешнему виду швы сварных соединений должны удовлетворять следующим требованиям:

• иметь гладкую или равномерно чешуйчатую поверхность (без наплывов, прожогов, сужений и перерывов) и не иметь резкого перехода к основному металлу. В конструкциях, воспринимающих динамические нагрузки, угловые швы должны выполняться с плавным переходом к основному металлу;

• наплавленный металл должен быть плотным по всей длине шва, не иметь трещин и дефектов, выходящих за пределы;

• подрезы основного металла допускаются глубиной не более 0,5 мм при толщине стали от 4 до 10 мм и не более 1 мм при толщине стали свыше 10 мм, за исключением случаев, приведенных в дополнительных правилах;

• все кратеры должны быть заварены.

• Для сварки стыков труб из теплоустойчивых и высоколегированных аустенитных сталей может применяться:

• а) ручная дуговая сварка покрытыми электродами, сварка корня шва, заполняющих и облицовочного слоев;

• б) ручная аргонодуговая сварка: сварка корня шва, заполняющих и облицовочного слоев;

1) Что учитывается при расчёте конструкций их расчётными сопротивлениями

— реальные свойства материалов;

2) По какой формуле определяют расчётное сопротивление стали

—

3) Что обозначает в формуле определения расчётного сопротивления стали

— коэффициент надёжности по материалу;

4) Чем корректируется расчётное сопротивление стали проектируемых металлических конструкций

— условиями работы, путём умножения на коэффициент

5) Для сварных соединений металлических элементов в СНиП приведены расчётные сопротивления сварных швов

— растяжение, сдвиг, срез;

— на заклёпках, болтах, на сварных швах;

— иметь гладкую мелкочешуйчатую поверхность без наплывов и перерывов с плавным переходом к основному металлу;

— наплавленный металл должен быть плотным по всей длине шва без трещин;

— не должно быть не заваренных кратеров

— конструкции, предназначенные для восприятия силовых воздействий на здания;

— по несущей способности (прочности, устойчивости);

— состояние конструкции, когда она теряет несущую способность;

— ограничения предельных деформаций – прогибов, образования и раскрытия трещин, крена;

— нагрузки, воздействующие на конструкции в идеальных (нормальных) условиях;

— нагрузки, воздействующие на конструкции в реальных условиях;

— длительные (постоянные), временные (длительные, кратковременные), особые;

— длительные, одна из кратковременных (наиболее существенная) в полной мере или несколько временных, но к ним вводят коэффициент сочетания 0,9;

— длительные, в полной мере особая нагрузка и временные расчётные нагрузки с коэффициентом сочетания 0,8;

— сталь и сплавы алюминия;

— с введением в её состав добавок в виде марганца, кремния, меди, никеля, хрома и др.

— мартеновской и кислородно-конверторной (бессемеровский) способ;

– конструкция, в которой, при определении внутренних усилий, высотой и шириной сечения можно пренебречь.

стержневые, листовые и вантовые.

4. Расчетная длина зависит от:

фактической длины элемента;

упругости смежных элементов;

конструктивного оформления узлов;

развития пластических деформаций в узлах;

неточности изготовления узлов;

обмятия и необратимых деформаций элементов в процессе их нагружения;

наличия динамических воздействий;

наличия коррозионных повреждений;

типа опирания элемента;

наличия изменений сечения элемента по его длине

1. Что называют расчетной длиной центрально сжатого стержня

— Выражается длиной синусоиды в этой форме потери устойчивости, некоторая условная длина шарнирно опёртого по концам стержня, для которого критическая сила равна критической силе для данного загружения.

2. Что такое критическая сила

— наибольшее значение силы, при которой расчётная схема ещё сохраняет своё первоначальное напряжённо-деформированное состояние

3. Как проверить работу центрально сжатых стержней на устойчивость

–

4. Что называют коэффициентом продольного изгиба

— определяет степень снижения расчётного сопротивления материала при продольном изгибе.

1. Сформулируйте физический смысл канонических уравнений метода перемещений

— Сумма реакций в дополнительных связях от смещения этих связей и внешнего воздействия равна нулю.

2. Каким требованиям должна удовлетворять основная система метода перемещений

— все узлы становятся неподвижными, каждый стержень представляет собой простую статически определимую балку.

3. Какие размерности могут иметь коэффициенты при неизвестных системы канонических уравнений метода перемещений

— (кН*м)/рад; кН; кН/рад; кН/м

4. Как определяются знаки реакций в дополнительных связях основной системы метода перемещений

— Реакция считается положительной, если они её направление совпадает с направлением задаваемого перемещения

5. Что принимают за неизвестные при расчете методом перемещений

— реакции в дополнительных связях.

— горизонтальна несущая конструкция

— односкатные, двухскатные, подстропильные, подкрановые, фундаментные

3. Снижение несущей способности в процессе эксплуатации ленточных фундаментов может быть вызвано

— их мелким заложением;

подтоплением территории при резком повышении уровня грунтовых вод;

воздействием ветровой нагрузки

4. Для чего по результатам расчёта или конструктивно стенки металлических балок усиливаются рёбрами жёсткости

— для предотвращения потери устойчивости вертикальной стенки;

5. Как проверяется прочность составных металлических балок

— на действие изгибающих моментов и поперечных сил М и Q, т. е. на нормальные и касательные напряжения;

— подземная часть здания или сооружения, которая предназначена для передачи нагрузок на основание.

2. Искусственное основание

— основание, полученное путём усиления грунта.

3. Естественное основание

— основание, которое не требует усиления

4. Ленточный фундамент

— фундамент под несущими стенами здания, выполненный в виде ленты.

5. Свайный фундамент

— конструкция, состоящая из свай и железобетонного ростверка.

«Химия нефти и газа»

Происхождение нефти

1. Дайте определение понятию: Катагенез

Ведущий процесс в преобразовании рассеянного органического вещества, генерации нефти и газа

2. Дайте определение понятию: Диагенез

Биохимическая стадия преобразования осадка в более стойкие соединения

3. Дайте определение понятию: Битумоиды

Вещества, способные растворяться в органических растворителях

4. Дайте определение понятию: Кероген

Нерастворимая часть органического вещества (не растворяется ни в кислотах, ни в щелочах, ни в органических растворителях)

5. Дайте определение понятию: Нефть

Сложная смесь органических соединений, преимущественно углеводородов, их производных и гетероатомных соединений

6. Расположите по возрастанию:

устойчивость различных компонентов ОВ к биохимическому разложению следующая: белки → целлюлоза → лигнин → кутин → воски → смолы

7. Дайте определение понятию: Доказанные запасы

Часть ресурсов, которая наверняка будет извлечена из освоенных месторождений при имеющихся экономических и технических условиях.

8. Нефть состоит в основном из смеси— _________________________

9. Дайте определение понятию: Асфальтены

Вещества, растворимые в ароматических углеводородах

10. Дайте определение понятию: Асфальтосмолопарафиновые отложения

Тяжелые компоненты нефти, отлагающиеся на внутренней поверхности нефтепромыслового оборудования и затрудняющие её добычу, транспорт и хранение.

11. Дайте определение понятию: Вероятные запасы

Часть ресурсов, геологические и инженерные данные о которой еще недостаточны для однозначного суждения о возможности разработки в существующих экономических и технических условиях, но которая может быть экономически эффективной уже при небольшом увеличении информации о соответствующих месторождениях и развитии технологии добычи.

12. Дайте определение понятию: Возможные запасы

Часть ресурсов, геологическая информация о которой достаточна лишь для того, чтобы дать хотя бы приблизительную оценку затрат на добычу или ориентировочно указать оптимальный метод извлечения, но лишь с невысокой степенью вероятности.

13. Дайте определение понятию: Кароген

Ассоциация разнородных детритных и тонкодисперсных органических остатков, преобразованных большей частью в анаэробных условиях.

14. Дайте определение понятию: Битумы

Твёрдые или смолоподобные продукты, представляющие собой смесь углеводородов и их азотистых, кислородистых, сернистых и металлосодержащих производных.

15. Дайте определение понятию: Липиды

Природные жиры, растительные масла, воски, смолы; это вещества не растворимые в воде, но растворимые в органических растворителях.

Химический состав нефти

1. В элементном составе нефти доминирует Углерод

2. Наибольшую плотность (при одинаковом числе атомов углерода в молекуле) имеют ароматические углеводороды.

3. В порфиринах в качестве координационного центра чаще всего встречается ванадий.

4. В нефтях доминируют следующие нафтеновые углеводороды С5-С6.

5. По химической структуре молекулы смол и асфальтенов относятся к Гибридным соединениям.

Источник

Методы расчета металлических конструкций по предельным состояниям. Расчетные сопротивления

Металлические конструкции рассчитывают на все виды сило­вых воздействий по методу предельных состояний. Сечения по ме­тоду предельных состояний выбираются минимально необходимы­ми при воздействии на них максимально возможной силы в самых неблагоприятных условиях работы.

При расчете конструкций по первой группе предельных состояний (по несущей способности) условие прочности с учетом коэффи­циентов надежности в общем виде можно представить функцией

где ∑N_nγ_fγ_lc — расчетное усилие, полученное от различных на­грузок со своими коэффициентами надежности по нагрузкам и со­четаний; Ф — функция несущей способности; S — геометрические характеристики сечения. Смысл этой формулы состоит в том, что наибольшее внешнее расчетное усилие не должно превышать наи­меньшую несущую способность.

За нормативное сопротивление металла R_yn как правило, при­нимают наименьшее значение предела текучести, гарантированное соответствующими ГОСТами и ТУ, т. е. R_yn = σ_y.

Для хрупких металлов, а также в тех случаях, когда эксплуата­ция конструкций, работающих на растяжение, возможна и после достижения металлом предела текучести, за величину нормативно­го сопротивления R_un принимают наименьшее значение временно­го сопротивления на разрыв (предел прочности), т. е. R_un = σ_u. Рас­четное сопротивление R_y или R_u (по пределу текучести или по вре­менному сопротивлению) определяют делением нормативного сопротивления на коэффициент надежности по материалу γ_m> 1. Для различных марок сталей значение γ_m меняется от 1,025 до 1,15.

Особенности работы сооружений, элементов и их соединений, не отражаемые в расчетах прямым путем, учитывают коэффициен­тами условий работы γ_c, который вводится, например, при расчете балок, сжатых элементов решетчатых конструкций, гидротехничес­ких сооружений. Некоторые значения γ_c приведены ниже.

Элементы конструкций. γ_c

Сплошные балки и сжатые элементы ферм перекрытий под различными залами при весе

перекрытий, равном или большем полезной нагрузки. 0,9

Колонны общественных зданий и опор водонапорных башен. 0,95

Сжатые основные элементы (кроме опорных) решетки составного таврового сечения из уголков сварных ферм покрытий и перекрытий (например, стропильных и аналогичных им ферм) при гибкости λ > 60. 0,8

Сплошные балки при расчетах на общую устойчивость. 0,95

Затяжки, тяги, оттяжки, подвески, выполненные из прокатной стали. 0,9

Сжатые элементы из одиночных уголков, прикрепляемые одной полкой (для неравнополочных уголков только меньшей полкой), за исключением сжатых элементов решетки пространственных решетчатых конструкций и плоских ферм из одиночных уголков 0,75

Примечания. 1. Коэффициенты условий работы при расчете одновременно учитывать не следует. 2. Коэффициенты условий работы при расчете соединений рассматриваемых элементов учитывать не следует.

В гидротехнических сооружениях коэффициенты условий работы отражают приведение теоретических расчетов в соответствии с действительными условиями работа конструкций, учитывают возможные отступления действительной конструкции от спроектированной (в пределах допусков, определяемых ТУ на изготовление и монтаж механи­ческого оборудования и стальных конструкций гидротехнических со­оружений). Кроме того, этот коэффициент учитывает возможность появления не предусмотренных расчетом различных неблагоприятных условий работы конструкции и условность расчетной схемы. Для боль­шинства затворов принимают коэффициент условий работы γ_c = 0,72.

Для элементов конструкций, рассчитываемых на прочность по временному сопротивлению, следует дополнительно учитывать ко­эффициент надежности γ_u = 1,3.

Расчетные сопротивления для проектирования стальных кон­струкций зданий и сооружений, изготовляемых из проката и труб, для различных видов напряженных состояний определяют по сле­дующим формулам:

В таблице ниже приведены расчетные сопротивления некоторых ма­рок строительных сталей.

Источник