Pastatų konstrukcijų teorija egzaminui

1. Bendrieji pastatų konstrukcijų reikalavimai 1.1. Pastatų konstrukcijos ir jų klasifikacija Pastatai yra skirstomi į keturias pagrindines grupes: 1.gyvenamieji, 2.visuomeniniai, 3.pramoniniai, 4.žemės ūkio. Dar pastatai gali būti skirstomi pagal atsakingumo klases, pagal atsparumą ugniai, pagal statybos pobūdį, sienines medžiagas, aukštingumą (mažaaukščiai 1–3 aukštų, daugiaaukščiai – 12 aukštų, aukštybiniai – daugiau kaip 12 aukštų). Pagal konstrukcijas pastatai būna: a) bekarkasiai – su laikančiosiomis skersinėmis ir išilginėmis sienomis, b) karkasiniai – su visu ir nevisu karkasu, c) stambiaplokščiai – montuojami paeiliui aukštais iš stambių surenkamųjų plokščių. Visi pastatai turi bendrus bruožus – jie sudaryti iš panašių konstrukcinių elementų. Visi pastatai remiasi į gruntą, kuris yra natūralus pastato pagrindas. Jeigu gruntas neturi reikiamo mechaninio stiprumo, yra sudaromas dirbtinis pagrindas. Pagrindo paskirtis – būti pastato atrama ir perimti visas jo apkrovas. Pastatas remiasi į gruntą per pamatą. Pamatas – tai pastato dalis, kuri yra žemiau žemės paviršiaus. Jis perima visas pastato apkrovas ir perduoda į gruntą. Kitas svarbus pastato konstrukcinis elementas – sienos. Tai vertikaliosios pastatų atitvaros, stovinčios ant pamato. Pagal jų padėtį skiriamos vidinės ir išorinės sienos. Sienos, kurios perima apkrovas yra vadinamos laikančiosiomis sienomis. Viena iš pagrindinių pastato dalių yra perdangos, kurios perima žmonių svorio, baldų, įrenginių apkrovas ir pagal pastato aukštį jį skirsto į aukštus. Pastato stogą sudaro konstrukcinių elementų, užbaigiančių pastato viršų, sistema. Stogas susideda iš dviejų pagrindinių dalių: laikančiosios (gegnės, santvaros, arkos, kupolai, rėmai ir kt.) ir dangos. Pagal medžiagas statybinės konstrukcijos būna medinės, metalinės, mūrinės, gelžbetoninės, sluoksniuotosios ir kompleksinės. Pastato pamatai, kapitalinės sienos, atramos, kolonos ir perdangos yra pagrindinės laikančiosios konstrukcijos ir, sujungtos tarp savęs pastate, sudaro jo laikantįjį kamieną (1 pav.). Tais atvejais, kai vidinės sienos yra pakeičiamos kolonomis, kurios tarp savęs horizontalia kryptimi yra sujungiamos sijomis. Šių atskirų kolonų ir sijų kartu su kapitalinėmis išorinėmis sienomis sistema sudaro nevisą karkasą. Ir kai išorinės sienos yra iš lengvųjų atitvarinių konstrukcijų arba pastatas yra aukštas, daromas visas karkasas. Pirmuoju atveju laikantįjį pastato kamieną sudaro vidinis karkasas, sujungtas su išorinėmis laikančiosiomis sienomis, perdangomis ir pamatais, o kai yra visas karkasas, tai pastato laikantįjį kamieną sudaro pats karkasas su pamatais ir perdangomis. Laikantysis pastato kamienas turi perimti visas apkrovas ir poveikius, kurie veikia pastatą ir užtikrinti reikiamą viso pastato stiprumą ir pastovumą. Pastato pastovumas garantuojamas, kai visi elementai, iš kurių jis pastatytas, sąveikauja. 1.2. Laikančiųjų statybinių konstrukcijų reikalavimai Statybinėms konstrukcijoms yra keliami šie bendrieji reikalavimai: -funkciniai, -techniniai, -ekonominiai, -estetiniai, -gamtosauginiai. Konstrukciniu požiūriu svarbiausi yra techniniai reikalavimai. Jie turi užtikrinti, kad pastatas būtų stiprus, tvirtas, ilgaamžis, patikimai apsaugotų žmones ir įrangą nuo įvairių atmosferos poveikių, saugus gaisro atvejais, atitiktų visus higienos reikalavimus. Pastato konstrukcijos ilgaamžiškumas – savybė, užtikrinanti neyrančio ir nesideformuojančio pastato eksploatavimą numatytą laiką ir numatytomis sąlygomis. Yra keletas pastatų ilgaamžiškumo klasių, kurios nurodo, kiek metų gali būti naudojamas pastatas ar jo konstrukcija – 125, 100, 50, 20, 5. Svarbią techninių reikalavimų grupæ sudaro gaisrinės saugos reikalavimai. Statybinės medžiagos ir konstrukcijos pagal degumo laipsnį yra skirstomos į tokias pagrindines grupes: nedegiosios, kurios, veikiamos ugnies ar aukštos temperatūros, nesuliepsnoja, neminkštėja ir neanglėja; mažai degiosios, kurios sunkiai liepsnoja, minkštėja ir anglėja, bet užgesinus ugnį ar sumažinus aukštą temperatūrą, nustoja degti ir minkštėti; degiosios, kurios, veikiamos ugnies ar aukštos temperatūros, suliepsnoja arba minkštėja, ir šie procesai nesustoja net pašalinus ugnies židinį. Pagal atsparumą ugniai pastatai yra skirstomi į 5 grupes. Pirmos grupės pastatai yra labiausiai atsparūs ugniai, o penktos – mažiausiai. I, II ir III atsparumo ugniai grupės pastatams priklauso mūriniai ir betoniniai pastatai. Mediniai pastatai priskiriami ketvirtai (jeigu tinkuoti) ir penktai (netinkuoti) grupei. Svarbus techninis reikalavimas – galimybė be sudėtingos rekonstrukcijos pakeisti pastato funkcionalumą, perplanuoti vidų ir pan. Techniniai reikalavimai yra glaudžiai susiję su ekonominiais. Tai reikalavimai priimti tokius sprendimus, kad pastatas būtų pastatytas mažiausiomis išlaidomis per trumpiausią laiką ir kad per visą naudojimo laiką pastato eksploatacinės išlaidos būtų kuo mažesnės. Pagrindinės statybinių konstrukcijų projektavimo stadijos: konstrukcijos tipų ir jų skaičiavimo metodo parinkimas, medžiagų parinkimas ir jų savybių įvertinimas, konstrukcijos variantų palyginimas ir preliminarus savikainos nustatymas, detalus parinkto varianto skaičiavimas ir konstravimas, brėžinių ir aprašų parengimas. 1.3. Pagrindiniai atitvarinių konstrukcijų šiluminiai fizikiniai reikalavimai Statybinės konstrukcijos turi kartu būti ir atitvarinėmis konstrukcijomis, t. y. tenkinti šiluminės apsaugos ir sanitarinius higieninius reikalavimus. Jeigu konstrukcija turi atitikti atitvarinei konstrukcijai keliamus reikalavimus, tai vertinant jos būklę arba projektuojant reikia atsižvelgti į šiuos reikalavimus: -šiluminės izoliacijos savybes, saugančias pastatą ar konstrukciją nuo neigiamų temperatūrų; -oro laidumą; -drėgmės laidumą ar nelaidumą; -normalaus konstrukcijų drėgmės režimo išsaugojimą ir jų sudrėkimo vengimą. Norint įvertinti šiuos reikalavimus, reikia nustatyti konstrukcijos šilumos perdavimą arba varžą, oro ir drėgmės laidumą. Pagrindinis parametras – pastato šilumos nuostoliai. Norminiai savitieji pastato atitvarų šilumos nuostoliai HTN ir savitieji pastato atitvarų šilumos nuostoliai HT yra apskaičiuojami. Pagrindiniai rodikliai, lemiantys šilumos nuostolius, yra šilumos pernašos koeficientai U (W/m²K) ir ψ (W/mK). Šilumos pernašos koeficientas U rodo, koks šilumos kiekis (džauliais, J) pereina per 1 m² konstrukcijos ploto per 1 sekundę, kai vidinio ir išorinio paviršiaus temperatūrų skirtumas yra 1°C (K). Dažnai rengiant projektus naudojamasi šilumine varža: Rt =1/U Šiluminė varža gali būti laikoma kaip vidaus patalpos ir išorės oro temperatūrų skirtumas (Kelvino arba Celsijaus laipsniais), reikalingas perduoti per 1 m² konstrukcijos ploto 1 vato (t. y. 1 dž per 1 sekundę) šilumos srautą. Šiluma perduodama per konstrukciją 3 etapais: 1) šilumos priėmimas iš šiltesnio oro; 2) šilumos prasiskverbimas per konstrukciją (atitvarą); 3) šilumos atidavimas iš išorės paviršiaus (šaltesnio oro). Pagrindinė drėgmės atitvarose atsiradimo priežastis yra vandens garų kondensavimasis pastato eksploatavimo metu. Drėgmės kondensavimasis ant atitvaros vidaus paviršiaus gadina neapsaugotas ir drėgmei neatsparias medžiagas. Drėgminis patalpų režimas būna sausas (oro drėgnis ɸsi75%). Orui atvėstant, santykinis drėgnis didėja. Esant tam tikrai temperatūrai, vadinamai rasos tašku, santykinis oro drėgnis būna 100% ir toliau orui atvėstant dalis drėgmės kondensuojasi. Norint to išvengti, reikia siekti, kad temperatūra ant atitvaros paviršiaus visada būtų aukštesnė už rasos tašką. Vandens garai gali kondensuotis ir konstrukcijos viduje. Tai dažniausiai būna žiemos metu, kai drėgnis (vandens garai) iš patalpos vidaus eina per atitvarą į lauką. Todėl atitvarų šiluminės izoliacijos sluoksnius reikia apsaugoti nuo drėgmės patekimo, įrengiant garo izoliacijos sluoksnius. Kita labai svarbi atitvarinių konstrukcijų paskirtis – garso (triukšmo) izoliavimas. Yra dvi triukšmo rūšys – orinis ir smūginis. Orinis triukšmas izoliuojamas įrengiant sienas, pertvaras, perdangas tokias, kad nuo jų paviršiaus triukšmo bangos atšoktų ir tik dalis galėtų pereiti per konstrukciją. Konstrukcijos savitoji triukšmo izoliavimo geba yra matuojama decibelais (dB) ir yra normuojama. 1.4. Ribiniai laikančiųjų konstrukcijų būviai Statybinės konstrukcijos yra apskaičiuojamos ribinių būvių metodu. Ribiniu būviu vadinamas toks konstrukcijos būvis, kai ji neatitinka numatytų eksploatacinių reikalavimų. Ribiniai būviai yra skirstomi į dvi grupes: Ribinis saugos būvis – kai konstrukcijos stiprumas ir pastovumas yra nepakankamas. Ribinis tinkamumo būvis – kai konstrukcija yra netinkama eksploatuoti, tačiau jos stiprumas ir pastovumas yra pakankamas. Skaičiuojama ribinio saugos būvio konstrukcija turi būti apsaugota nuo suirimo, nuo pastovumo netekimo, nuo pastovios formos netekimo. Skaičiuojama ribinio tinkamumo būvio konstrukcija turi būti apsaugota nuo neleistinų deformacijų ir poslinkių, o betoninės, gelžbetoninės ir mūrinės konstrukcijos – ir nuo plyšių susidarymo bei atsivėrimo. Konstrukcija atitinka ribinio saugos būvio reikalavimus, jeigu S≤RU, (S – konstrukciją ar jos pjūvį veikianti jėga (įrąža); Ru – nagrinėjamos konstrukcijos ar jos pjūvio laikomoji galia (stiprumas). Konstrukcija atitinka ribinio tinkamumo būvio reikalavimus, jeigu f˂flim (f – konstrukcijos įlinkis, kurį sukelia išorinės apkrovos, flim –leistinasis konstrukcijos įlinkis. Betoninės, gelžbetoninės ir mūrinės konstrukcijos dar papildomai turi atitikti sąlygą Sser≤Rcrc , acrc≤acrc,lim (Rcrc – konstrukcijos atsparumas plyšių susidarymui; acrc – plyšio plotis; acrc,lim – ribojamasis plyšio plotis. 1.5. Pastatus ir jų konstrukcijas veikiančios apkrovos Pagal apkrovų veikimo trukmę skiriamos nuolatinės ir laikinosios apkrovos. Laikinosios apkrovos būna laikinosios ilgalaikės, laikinosios trumpalaikės ir ypatingosios. Nuolatinės apkrovos – tai konstrukcijų savasis svoris, grunto svoris ir slėgis, iš anksto įtemptosios armatūros sukeliamos jėgos. Laikinosios ilgalaikės apkrovos yra: -laikinųjų pertvarų svoris, -pastovi įranga, -dujų, skysčių arba biriųjų medžiagų, užpildančių vamzdynus, svoris, -archyvuose ir knygų saugyklose saugomų medžiagų svoris, -dalis žmonių sukeliamos apkrovos, -netolygaus grunto sėdimo, susitraukimo ar valkšnumo sukelti poveikiai. Laikinosios trumpalaikės apkrovos yra: -žmonių, baldų, nestacionarios įrangos sukeliamos apkrovos, -remonto įrangos apkrovos, -sniego, vėjo, apledėjimo apkrovos, -transporto sukeliamos apkrovos, -konstrukcijų gabenimo ir statybos metu sukeliamos apkrovos. Ypatingosios apkrovos yra žemės drebėjimo, sprogimo, gaisro sukeliamos apkrovos. Nuolatinės ir laikinosios apkrovos skirstomos į charakteringąsias ir skaičiuojamąsias. Charakteringosios apkrovos yra didžiausios konstrukcijas veikiančios tikrosios apkrovos, kai konstrukcijos naudojamos normaliai. Skaičiuojamosios apkrovų vertės apskaičiuojamos charakteringąsias apkrovas padauginus iš apkrovų patikimumo koeficiento. 1.6. Konstrukcijų medžiagų bendrosios fizinės ir mechaninės savybės 1.6.1. Statybinis plienas Statybinis plienas – tai geležies lydinys, kuriame yra ≤1,7% anglies priedų. Plienas, atsižvelgiant į anglies priedų kiekį, klasifikuojamas į: -mažaanglį (0,09–0,22% anglies), -vidutinio anglingumo (0,25–0,5% anglies), -daugiaanglį (0,6–1,5% anglies). Statybinio plieno fizinėms ir mechaninėms savybėms pagerinti naudojami legiruojantieji priedai: manganas, chromas, nikelis, varis, azotas, molibdenas ir vanadis. Pliene taip pat yra priemaišų, bloginančių jo savybes. Tai fosforas, siera, azotas ir anglis. Geriausias plienas gaunamas, kai gaminamas marteno būdu. Atsižvelgiant į deoksidacijos laipsnį, gaunamas ramaus stingimo, pusiau ramaus stingimo ir verdančiojo stingimo plienas. Kai prieš liejant karštą metalą į kokiles jis deoksiduojamas siliciu bei aliuminiu, gaunamas geros kokybės ramaus stingimo plienas. Kai liejant metalą nedeoksiduojama, gausiai išsiskiria dujos, ir gaunamas žemesnės kokybės verdančiojo stingimo plienas. Kai deoksiduojama iš dalies, gaunamas pusiau ramaus stingimo plienas. Ramaus stingimo plienas yra naudojamas labai svarbioms konstrukcijoms, pusiau ramaus stingimo plienas naudojamas visoms pagrindinėms konstrukcijoms, verdančiojo stingimo – mažiau svarbioms konstrukcijoms. Plieno deoksidacijos laipsnis yra žymimas šiais indeksais: “КП” (verdančiojo stingimo plienas), “ПС” (pusiau ramaus stingimo plienas), “СП” (ramaus stingimo plienas) ir nurodomas po plieno markės žymos. Mažai legiruotojo plieno markė žymima, pvz., 15XCHД. Du pirmieji skaičiai nurodo anglies kiekį (procentais), raidėmis yra pažymėti legiruojantieji priedai. 1.6.2. Mediena Mediena – tai anizotropinė nevienalytė plaušinės struktūros medžiaga. Mediena skirstoma į lapuočių ir spygliuočių medžių medieną. Ir lapuočių, ir spygliuočių medienos sudėtis yra praktiškai vienoda: anglis – 50%, deguonis – 44%, vandenilis – 6%. Svarbiausios medienos fizinės savybės yra: drėgnis, laidis šilumai, temperatūrinės deformacijos ir tūrio svoris. Medienos drėgnis – tai drėgmės masės ir sausos medienos masės santykis. Keičiantis drėgmės kiekiui, keičiasi ląstelių matmenys, kas sukelia medienos plėtimąsi arba traukimąsi. Drėgmės kiekis medienoje gali keistis dėl nepakankamo išdžiūvimo, dėl tiesioginio atmosferos kritulių poveikio, dėl garų poveikio. Mediena yra sausa, kai w25%. Konstrukcijų gamybai leidžiama naudoti ne drėgnesnę kaip 20% medieną. Medienos šilumos laidis skersai plaušo λ≈0,16 W/mK. 1.6.3. Betonas Betonas yra kompozitas, kurį sudaro rišamoji medžiaga –cementas – ir stambieji bei smulkieji užpildai. Betono fizikinės ir mechaninės savybės priklauso nuo užpildų stambumo, rišamosios medžiagos ir užpildų savybių bei kiekio, vandens ir cemento santykio, gamybos būdo, betono klojimo ir tankinimo būdų, kietėjimo sąlygų. Betonas pagal paskirtį skirstomas į: -konstrukcinį, -hidrotechninį, -atsparų ugniai, -atsparų agresyviajai aplinkai, -specialųjį. Atsižvelgiant į struktūrą, betonas gali būti tankusis, stambiaporis, smulkiaporis, akytasis, impregnuotasis. Pagal tankį betonas skirstomas į: -labai sunkų (ρ>2500 kg/m3), -sunkųjį (ρ =2200–2500 kg/m3), -lengvesnįjį (ρ =1800–2200 kg/m3), -lengvąjį (ρ =500–1800 kg/m3), -labai lengvą (ρ 1,0, o darbo sąlygų koeficientai γm,i,≠1,0 (γm,I gali būti > 1,0 arba

Daugiau informacijos...

★ Klientai rekomenduoja

Šį rašto darbą rekomenduoja mūsų klientai. Ką tai reiškia?

Mūsų svetainėje pateikiama dešimtys tūkstančių skirtingų rašto darbų, kuriuos įkėlė daugybė moksleivių ir studentų su skirtingais gabumais. Būtent šis rašto darbas yra patikrintas specialistų ir rekomenduojamas kitų klientų, kurie po atsisiuntimo įvertino šį mokslo darbą teigiamai. Todėl galite būti tikri, kad šis pasirinkimas geriausias!