Будівництво конструкцій I

Документи

Конспект лекцій для конструкційної конструкції I

Технічний університет Берлін Департамент проектування та будівництва - Секретаріат твердого будівництва TIB 1 - B 2 Густав-Мейєр-Алле 25 13355 Берлін

Професор доктор тех. Майк Шлайх Диплом-інж. Ахім Блейхер, дипл.-інж. Діана Бартч

Тел +49 (0) 30 314-721 30 Факс +49 (0) 30 314-721 32 [email protected] www.ek-massivbau.tu-berlin.de

Основні предмети математики, механіки, статики, матеріалознавства, будівельної інформатики, будівельних операцій, моделювання процесів тощо викладають майже у всіх університетах як окремо, так і незалежно від матеріалів. Конструктивна інженерія не є винятком, і тому Берлінський технічний університет викладає та досліджує в цій галузі різні матеріали.

Різні матеріали мають більше спільного, ніж розділяють. Незалежно від часто штучного розділення за стандартами, загальні принципи та характерні властивості матеріалів, що стосуються застосування, для проектування, конструкції та розмірів повинні бути розроблені та передані на практиці. Будівельник замовляє не сталевий чи бетонний міст, дерев’яний чи скляний будинок, а досить добрі мости та добрі будинки. На додаток до класичних матеріалів, таких як дерево, сталь та бетон, використовується все більше нових матеріалів, таких як скло та мембрани. Тільки інженер, який знайомий з усіма матеріалами, може креативно проектувати.

В рамках лекцій I - II конструкцій, які будуть викладатися в рамках курсу бакалавра (3-6 семестр) з 2006 року, розмірність та конструкція стрижневих конструкцій, колон, плит та панелей та їх з'єднань передається за всіма матеріалами. У цьому сценарії KI I спочатку розглядається розмірність перерізів брускоподібних конструкцій та засобів їх з'єднання.

Вперше інтегровано в концепцію викладання, перехресне викладання в галузі будівельної інженерії в Університеті Штутгарта професора Йорга Шлайха та професора Курта Шфера. Ми хотіли б подякувати професору Курту Шферу за дозвіл використовувати його сценарій "Основи проектування та будівництва" як основу цього сценарію. Сценарій Штутгарта був адаптований в зимовому семестрі 2004/2005 рр. Для лекції "Структурна інженерія I" (KI I), і він також буде використовуватися в майбутньому під час курсу бакалавра/магістра для лекції в курсі спеціаліста. З цією метою було переставлено різні глави та оновлено деякі розділи, а також використано нові матеріали.

Майк Шлайх, Берлін, квітень 2005 року.

TU Берлін Кафедра проектування та будівництва твердих конструкцій, інженерних конструкцій I Зміст

1.1 Історія будівельної техніки 1 1.1.1 Конструкційні конструкції з кладки 1 1.1.2 Конструкційні конструкції з дерева 2 1.1.3 Металеві конструкції 3 1.1.4 Залізобетонні та попередньо напружені бетонні конструкції 9 1.1.5 Змішані способи будівництва та нові матеріали 11

1.2 Класифікація розмірів у процесі планування 12

2 ОСНОВА ОЦІНКИ 17

2.1 Зони B та D конструкцій 17 2.1.1 Характеристика областей B та D 17 2.1.2 Розмежування ділянок D 19

2.2 Баланс, сумісність та матеріальні закони 21

2.3 Визначення внутрішніх сил та структурного опору 22

2.4 Додаток: Терміни з механіки та матеріалознавства 29

3.1 Характеристика будівельних матеріалів та їх поєднання для утворення композиційних матеріалів 31

3.2 Металеві матеріали 37 3.2.1 Сталь 37 3.2.2 Чавун/лита сталь 62 3.2.3 Кольорові метали 64 3.2.4 Криві деформації металевих матеріалів 66

3.3 Деревина 72 3.3.1 Породи деревини 72 3.3.2 Фізичні властивості 75

3.4 Бетон 81 3.4.1 Міцність на стиск 81 3.4.2 Міцність на розрив 82 3.4.3 Криві деформації, бетон 85 3.4.4 Модуль пружності та поперечного стиску 86 3.4.5 Усадка, повзучість і термічне розширення 86

TU Берлін Кафедра проектування та будівництва твердих конструкцій, інженерних конструкцій I Зміст

4 ПІДКЛЮЧЕННЯ БЕТОНУ І СТАЛІ 99

4.1 Природа мережі 99

4.3 Довжина кріплення та захоплення 104

5 СЕКЦІЙНИЙ ВИМІР 107

5.1 Визначення напружень у поперечному перерізі на основі лінійно-пружного закону матеріалу 108

5.1.1 Розміри сталевих перетинів (пружно-еластичний метод згідно DIN 18800-1) 110 5.1.2 Розміри перерізів деревини 117

5.2 Вимірювання сталевих поперечних перерізів із використанням закону про пластикові матеріали (еластично-пластичні та пластиково-пластичні методи згідно DIN 18800-1) 122

5.3 Проектування поперечного перерізу у разі появи тріщин або зяючих з’єднань (кладка) 128

5.4 Проектування залізобетонних перетинів на момент і нормальну силу 134 5.4.1 Залізобетонні прутки, що піддаються стиску в центрі 134 5.4.2 Основи конструкції згину залізобетонних перетинів 138 5.4.3 Спрощене визначення опору вигину за допомогою блоку напружень 143 5.4.4 Огляд методів проектування для М і N 144 5.4 .5 Розміри тиску з малим ексцентриситетом = малий момент та велика сила стиску

(Діаграми взаємодії) 146 5.4.6 Конструкція для чистого згинання та стиснення/натягу з великим ексцентриситетом = великий момент і

Мала сила стиснення (e = M/N> 0,5 год) 148 5.4.7 Розміри для натягу з невеликим ексцентриситетом 150 5.4.8 Розміри перетинів поперечних профілів 151 5.4.9 Армування стиснення 154 5.4.10 Розміри для не прямокутної зони стиснення та косого вигину 156

5.5 Розміри бетонних балок з кроквяними моделями 157 5.5.1 Моделі ферм 157 5.5.2 Розміри хорд (включаючи участь сили зсуву) 158 5.5.3 Передача сили зсуву 162 5.5.4 Прикріплені навантаження 171 5.5.5 Опір зусиллям зсуву без посилення сили зсуву 172 5.5.6 З'єднання деталей, що виступають до мережі (з'єднувальна пластина/полотно) 173

5.6 Опір поперечного перерізу композитних балок 176 5.6.1 Загальне 176 5.6.2 Опір моменту 177 5.6.3 Опір зусиллям зсуву та взаємодія з опором моменту 180

5.7 Пруток із крутильним напруженням 182 5.7.1 Загальне 182 5.7.2 Торсія Св. Венана 183 5.7.3 Торсія силою вигину 186 5.7.4 Залізобетонні конструкції під чистим крученням (стан II) 186

TU Берлін Кафедра проектування та будівництва твердих конструкцій, інженерних конструкцій I Зміст

6 ПОВЕДІНКА ДЕФОРМАЦІЇ З НАТРИМАННЯМ ЗБЕЖАНИХ БЕТОННИХ КАМІНЬ, ПРИГОДНІСТЬ 193

6.1 Поведінка деформації залізобетонних прутків 193 6.1.1 Стиснення та напруга розтягування в еластичній зоні 193 6.1.2 Пластина стиснення залізобетонного залізобетону в нелінійній зоні 195 6.1.3 Залізобетонна пружина натягу в тріщиноватому стані II 196 6.1.4 Деформації залізобетонних балок під вигин 202

6.2 Граничний стан справності 203 6.2.1 Обмеження ширини тріщин 203 6.2.2 Розрахунок ширини тріщин (повний малюнок тріщини) 207 6.2.3 Прогини 208 6.2.4 Динамічне навантаження 210

7.1 Огляд з'єднань компонентів 215

7.2 Загальні відомості про стрижневі кріплення 219

7.3 Болтові з'єднання в сталевій конструкції 224 7.3.1 Властивості болтів та їх розташування в з'єднаннях 224 7.3.2 Перевірка несучої здатності болтових з'єднань у сталевій конструкції 227 7.3.3 Болтові з'єднання 230

7.4 Зварні з'єднання в сталевій конструкції 230 7.4.1 Загальне 230 7.4.2 Типи зварних швів 232 7.4.3 Типи швів 234 7.4.4 Напруження та перевірка зварних швів 235

7.5 Анкер, відхилення та фітинги для мотузок і сухожиль 240 7.5.1 Анкер 240 7.5.2 Деформації 241 7.5.3 Фітинги 241

7.6 З'єднання в дерев'яній конструкції 242 7.6.1 Загальні відомості про шпилькові кріплення 242 7.6.2 Дюбелі, (фітинги) болти та різьбові стрижні 243 7.6.3 Цвяхові з'єднання 245 7.6.4 З'єднання дюбелів 245

7.7 Будівельні деталі у скляній конструкції 248 7.7.1 Типи сховищ 248 7.7.2 Схвалення та рекомендації 250

7.8 З'єднання в мембранній конструкції 251 7.8.1 Поверхні 251 7.8.2 Крайові утворення 252

TU Берлін Кафедра проектування та будівництва твердих конструкцій, інженерних конструкцій I Зміст

TU Берлін Кафедра проектування та будівництва твердих конструкцій конструкційна техніка I Глава 1

1.1 З історії будівельної інженерії

1.1.1 Кладочні конструкції

Конструкції з кладки та дерева такі ж старі, як і людська культура. Штучні камені, виготовлені із висушеної глини і, перш за все, із спаленої глини, також були знайдені в давнину. Деякі культури, напр. Наприклад, інки використовували акуратно обтесані камені вагою в кілька тонн для спорудження конструкцій без розчину, виготовлення яких ще не можна пояснити повністю.

Дерев’яні конструкції часто використовувались для перекриттів і дахів кладочних конструкцій. Прольоти, які можна було перекрити кладкою, були обмежені довжиною керованих (природних) каменів. У фальшивих склепіннях для досягнення прольоту в декілька метрів використовували консольні камені (найвідоміший приклад: скарбниця Атрея в Мікенах, бл.

Римляни привели технологію вигинання до свого першого розквіту завдяки спорудженню арочних мостів для вулиць та водопровідних труб, а також вигину великих залів із прольотами, які були досягнуті лише приблизно в епоху Відродження (рис. 1-1, рис. 1-2). Що стосується зухвалісті кладки конструкцій, використання властивостей матеріалу та їх проектної якості