Конспект лекций-СК. Конспект лекций В. В. Веселов СанктПетербург 2014 г. Лекция 1

• Название: Конспект лекций В. В. Веселов СанктПетербург 2014 г. Лекция 1
• Дата: 02.01.2022
• Размер: 1.5 Mb.
• Имя файла: Конспект лекций-СК.docx
• Тип: Конспект; #322949
• страница: 1 из 7

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ ИМПЕРАТОРА АЛЕКСАНДРА I»
Кафедра «Строительные конструкции»


Строительные конструкции

Конспект лекций

В.В. Веселов

Санкт-Петербург

2014 г.

Лекция 1

1. Общие сведения о строительных конструкциях из различных материалов.

1. Организация проектирования строительных конструкций.

Строительные конструкции – совокупность несущих и ограждающих элементов зданий и сооружений (фундаменты, балки, стены, колонны и т.д.), выполняемых с применением различных материалов.

Классификация строительных конструкций

Строительной конструкцией называют укрупненный строительный элемент здания, сооружения или моста, изготовленный из строительных материалов и изделий.

Классифицируются строительные конструкции по назначению и строительному материалу.

По назначению бывают:

1. Несущие – те конструкции зданий и сооружений, которые выдерживают силовые нагрузки. Они обеспечивают их устойчивость и прочность, а также позволяют безопасно эксплуатировать постройку. К ним относят: несущие стены, колоны, фундаменты, перекрытия и покрытия и др.

2. Ограждающие – конструкции, которые ограничивают объем здания и разделяют его на отдельные функциональные помещения. Делят на: наружные (защищают от атмосферных воздействий) и внутренние (для обеспечения звукоизоляции и деления внутреннего пространства). К ограждающим конструкциям относят перегородки, самонесущие стены, заполнения проемов и т.д.
Задача проектировщиков и строителей состоит в том, чтобы создавать сооружения и здания, отвечающие предъявленным к ним требованиям, имеющие минимальный расход материалов, достаточную несущую способность и требуемый срок службы. Проектирование сооружений и зданий осуществляется специализированными организациями, имеющими соответствующие лицензии. Осуществляется проектирование на основе хозяйственных договоров, заключаемых между заказчиками и проектными организациями.

Исходным документом на проектирование является задание, в котором указывается назначение и месторасположение объекта, основные параметры его, материалы, из которых целесообразно возводить объект в данном регионе, материально-техническое обеспечение водой, топливом, энергией, сроки строительства, стадийность разработки проектно-сметной документации, мероприятия по защите окружающей среды и др.

Проектирование объекта обычно включает:

• 
  разработку технологической части (применительно к промышленным объектам);
  
• 
  разработку генплана объекта с размещением всех составных частей и связей между ними;
  
• 
  разработка архитектурного облика объекта (чертежи АР)
  
• 
  проектирование отдельных строительных конструкций (чертежи КЖ и КМ);
  
• 
  проектирование системы инженерного оборудования;
  
• 
  составление проекта организации строительства;
  
• 
  составление сметной документации.
  

Проектирование на всех стадиях ведется в соответствии с утвержденными в установленном порядке нормативными документами, а именно:

• 
  сводами правил (СП);
  
• 
  техническими условиями (ТУ);
  
• 
  государственными стандартами (ГОСТ);
  
• 
  каталогами на проектную документацию и промышленную продукцию:
  
• 
  проектами аналогами.
  

Эти документы составляют техническую и юридическую основу проекта.

В процессе разработки проекта предварительно выдвигается два – три варианта, дается стоимостная оценка их. К детальной проработке принимается наиболее экономичный вариант.

Основные требования, предъявляемые к строительным конструкциям:

1. Надежность. Это понятие включает в себя три составляющие: прочность, жесткость и устойчивость.

- прочность – это способность конструкции воспринимать все нагрузки без разрушений;

- жесткость – свойство, которое позволяет строительной конструкции под действием нагрузок деформироваться в допустимых пределах;

- устойчивость формы и положения – способность конструкции сохранять свою форму и неизменное положение в пространстве под действием нагрузок.

- выносливость- способность конструкции выдерживать длительные циклические нагрузки от транспортных средств

2. Удобство эксплуатации – это возможность использовать здания и сооружения по своему назначению. Нужно, чтобы конструкции были запроектированы таким образом, чтобы имелась возможность легко их осматривать, ремонтировать, реконструировать и усилить.

3. Экономичность. При проектировании необходимо сделать так, чтобы не было перерасхода строительных материалов и стараться обеспечить минимальные трудовые затраты при монтаже конструкции.

2. 
   Достоинства и недостатки строительных конструкций из разных материалов.
   

С момента появления первых сооружений известно шесть видов строительных конструкций по материалу из которого они изготовлены (рис. 1.1):

- деревянные конструкции;

- каменные конструкции;

- бетонные конструкции;

- металлические конструкции;

- железобетонные конструкции;

- конструкции с применением полимерных материалов.

Деревянные и каменные конструкции встречаются в наиболее древних зданиях и сооружениях, в силу того, что материалы для них созданы природой. Бетонные (бутобетонные) конструкции появились в Древнем Риме во II в. д.н.э. Металлические конструкции появилисьвXII в., но массово стали использоваться в строительстве с конца XVIIв. Железобетон, как совокупность двух материалов (бетона и железа), нашел применение в конце XIX в. Конструкции с применением полимеров появились вXX в., и пока не получили широкого применения.

Рассмотрим достоинства и недостатки различных материалов для строительства.

Металлические конструкции (сталь, алюминиевые и титановые сплавы).

Достоинства:

- высокая прочность – способность материала сопротивляться разрушениям при силовых воздействиях (расчетное сопротивление R_y = 200…2000МПа);

- легкость – как соотношение прочности материала к его плотности (алюминиевые и титановые сплавы самые легкие);

- надежность – как соответствие действительной работы материала расчетным предположениям (изотропный упруго-пластичныйматериал);

а) б)



в) г)



д)



Рис. 1.1. Строительные конструкции с применением различных материалов:а) каменные (в т.ч. бетонные), б) деревянные, в) железобетонные, г) металлические, д) полимерные.
- высокая пластичность – способность материала деформироваться без разрушения (относительное удлинение в момент разрушения ε=7…24%);

- хорошая ремонтопригодность – способность материала к простому и надежному ремонту и усилению (благодаря применению сварных и болтовых соединений);

- непроницаемость – способность материала сопротивляться проницанию жидкостей и газов (благодаря высокой плотности);

- воспроизводство металлических конструкций – способность к повторному применению в строительстве.

Недостатки:

- коррозия – способность к разрушению структуры материала в результате окисления железа (требуется защита от коррозии);

- низкая огнестойкость – способность элемента конструкции сохранять свои качества при высокой температуре, например, при пожаре (огнестойкость открытого металла 7…15мин. – требуются защитные мероприятия);

- высокая стоимость (металл наиболее дорогой материал и его применение должно быть обосновано).

Железобетонные конструкции (бетон, армированный гибкой стальной арматурой).

Достоинства:

- высокая долговечность – способность материала сохранять свои качества в течении заданного срока эксплуатации в любых средах (воздушной, грунтовой, в воде);

- совмещение несущих и ограждающих функций (неплохое сопротивление тепло-, звукопередаче);

- стоимость (небольшие капитальные и эксплуатационные расходы);

- хорошая сопротивляемость динамическим воздействиям, например, сейсмическим (благодаря большой жесткости элементов);

- хорошее поглощение радиации и других излучений;

- свобода форм элементов и объектов в целом (благодаря монолитному железобетону);

- высокая огнестойкость (стальная арматура хорошо защищена бетоном).

Недостатки:

- тяжелый материал (тяжелее только каменные конструкции);

- хрупкий материал (склонен к образованию трещин, особенно при растяжении);

- сложность и сроки производства работ в зимнее время (для монолитного железобетона).

Каменные и бетонные конструкции (природный и искусственный камень).

Достоинства:

- высокая долговечность (для природного камня);

- совмещение несущих и ограждающих функций (хорошее сопротивление тепло-, звукопередаче);

- свобода форм элементов и объектов в целом (благодаря небольшим размерам составных элементов);

- высокая огнестойкость;

- эстетичность.

Недостатки:

- самый тяжелый материал;

- хрупкий материал (склонен к образованию трещин, особенно при растяжении);

- плохая ремонтопригодность;

- стоимость;

- сроки производства работ.

Деревянные конструкции (древесина хвойных пород).

Достоинства:

- легкость (вторые, после металлических конструкций, по легкости);

- пластичность;

- стоимость (относительно дешевый материал);

- совмещение несущих и ограждающих функций (хорошее сопротивление тепло-, звукопередаче);

- экологичность (материал благоприятен для здоровья человека);

- эстетичность.

Недостатки:

- горючесть (требуются защитные мероприятия);

- низкая долговечность;

- анизотропность (не однородный материал с природными дефектами).

Конструкции с применением полимеров (полимерные ткани, стеклопластик, оргстекло и т.д.).

Достоинства:

- легкость;

- совмещение несущих и ограждающих функций (хорошее сопротивление тепло-, звукопередаче);

- светопрозрачность;

- эстетичность.

Недостатки:

- горючесть или низкая огнестойкость;

- старение (изменение свойств материала с течением времени);

- стоимость.