Навчальний посібник призначений для підготовки здобувачів ступеня бакалавра за освітньою програмою «Геоінженерія» з вибірковим блоком «Геоінженерія мегаполісів» спеціальності 184 «Гірництво». У посібнику наведено основні відомості про міцнісні та деформаційні властивості будівельних матеріалів, а також основні положення з розрахунку центально-розтягнутих, центально стиснутих, вигнутих, позацентрово стиснутих та позацентрово розтягнутих елементів і конструювання залізобетонних конструкцій підземних споруд. Основні засади розрахунку металевих конструкцій та елементів з деревини та пластмас. З кожної теми подано типові алгоритми розрахунку та наведено запитання для самоконтролю. ЗМІСТ ВСТУП ..................................................................................................................... 7 1. ОСНОВИ РОЗРАХУНКУ КОНСТРУКЦІЙ ПІДЗЕМНИХ СПОРУД ........... 8 1.1. Історичний огляд розвитку методів розрахунку будівельних конструкцій ........................................................................................................... 8 1.1.1. Метод розрахунку за допустимими напруженнями ............................ 8 1.1.2. Гіпотеза про граничну рівновагу......................................................... 10 1.1.3. Метод розрахунку перетинів за руйнівними зусиллями .................. 10 1.1.4. Метод розрахунку перетинів за граничними станами ...................... 12 1.1.5. Коефіцієнти надійності методу розрахунку перетинів за граничними станами ....................................................................................... 13 Запитання для самоперевірки ........................................................................ 15 2. МАТЕРІАЛИ ДЛЯ ЗАЛІЗОБЕТОНУ І ЇХ ОСНОВНІ ВЛАСТИВОСТІ ..... 17 2.1. Класифікація бетонів .................................................................................. 17 2.2. Структура бетону і його вплив на міцність і деформативність. ............ 18 2.3. Кубікова та призмова міцність. ................................................................. 21 2.4. Міцність бетону на осьовий розтяг ........................................................... 23 2.5. Міцність бетону на зріз і сколювання ....................................................... 24 2.6. Класи і марки бетону. ................................................................................. 25 2.6. Модуль деформації бетону і міра повзучості. ......................................... 27 2.7. Реологічні властивості бетону ................................................................... 29 Запитання для самоперевірки ........................................................................ 30 3. АРМАТУРА ЗАЛІЗОБЕТОННИХ КОНСТРУКЦІЙ ..................................... 31 3.1. Загальні відомості ....................................................................................... 31 3.2. Види і класи арматури ................................................................................ 33 3.3. Стикування ненапруженої арматури ........................................................ 35 3.4. Арматурні вироби ....................................................................................... 36 3.5. Деформативність сталі ............................................................................... 37 3.6. Реологічні властивості арматури ............................................................... 38 3.7. Нормативні і розрахункові опори ............................................................. 38 4. ВЛАСТИВОСТІ ЗАЛІЗОБЕТОНУ .................................................................. 39 4.1. Зчеплення арматури з бетоном .................................................................. 39 4.2. Усадка залізобетону .................................................................................... 40 4.3. Повзучість залізобетону ............................................................................. 42 4.4. Вплив високих температур на залізобетон ............................................... 42 4.5. Корозія залізобетону і заходи захисту ...................................................... 42 Запитання для самоперевірки ........................................................................ 43 5. ОСНОВИ ТЕОРІЇ РОЗРАХУНКУ ЗАЛІЗОБЕТОНУ .................................... 44 5.1. Стадії напружено-деформованого стану при згинанні ........................... 44 5.2. Тріщиностійкість залізобетонних конструкцій ....................................... 48 5.3. Гранична висота стиснутої зони ................................................................ 48 Запитання для самоперевірки ........................................................................ 50 6. РОЗРАХУНОК МІЦНОСТІ НОРМАЛЬНИХ ПЕРЕРІЗІВ ........................... 51 6.1. Розрахунок міцності нормальних перерізів ............................................. 51 6.2. Загальний випадок розрахунку нормальних перерізів ............................ 52 7. ВИГНУТІ ЕЛЕМЕНТИ ..................................................................................... 57 7.1. Конструктивні особливості вигнутих елементів ..................................... 57 7.2. Розрахунок міцності по нормальних перерізах для прямокутного профілю з одиночною арматурою .................................................................... 61 7.3. Розрахунок міцності по нормальних перерізах для прямокутного профілю з подвійним армуванням ................................................................... 63 7.4. Розрахунок вигнутих елементів таврового перерізу ............................... 64 7.5. Розрахунок таврових перерізів з подвійним армуванням....................... 66 7.6. Вигинаємі елементи, армовані жорсткою арматурою ............................ 66 Запитання для самоперевірки ........................................................................ 68 8. РОЗРАХУНОК МІЦНОСТІ ПО ПОХИЛОМУ ПЕРЕРІЗУ .......................... 69 8.1. Основні розрахункові положення ............................................................. 69 8.2. Визначення положення розрахункового похилого перерізу .................. 71 8.3. Розрахунок по похилих перерізах для випадку руйнування між похилими тріщинами ......................................................................................... 72 8.4. Розрахунок по похилих перерізах для випадку руйнування від дії поперечної сили .................................................................................................. 73 Запитання для самоперевірки ........................................................................ 76 9. РОЗРАХУНОК МІЦНОСТІ СТИСНУТИХ ЕЛЕМЕНТІВ............................ 77 9.1. Загальні відомості ....................................................................................... 77 9.2. Основні розрахункові положення позацентрово стиснутих елементів . 79 9.2.1. Випадок великих ексцентриситетів .................................................... 80 9.2.2. Випадок великих ексцентриситетів .................................................... 81 9.3. Розрахунок позацентрово стиснутих елементів із врахуванням подовжнього вигину .......................................................................................... 82 9.4. Армування стиснутих елементів ............................................................... 83 9.5. Врахування непрямого армування. ........................................................... 84 9.6. Розрахунок круглих перерізів .................................................................... 86 9.7. Розрахунок міцності розтягнутих елементів ............................................ 86 Запитання для самоперевірки ........................................................................ 88 10. РОЗРАХУНОК ЕЛЕМЕНТІВ ЗАЛІЗОБЕТОННИХ КОНСТРУКЦІЙ ПО УТВОРЕННЮ І РОЗКРИТТІ ТРІЩИН (II ГРУПА ГРАНИЧНИХ СТАНІВ) 89 10.1. Загальні відомості ..................................................................................... 89 10.2. Розрахунок центрально розтягнутих елементів ..................................... 91 10.3. Розрахунок вигнутих елементів .............................................................. 92 10.4. Момент утворення тріщин в згинальних елементах за способом ядрових моментів ............................................................................................... 94 10.5. Ширина розкриття тріщин, нормальних до осі елемента ..................... 95 10.5.1. Розрахунок розкриття тріщин............................................................ 95 10.5.2. Розрахунок по закриттю тріщин. ...................................................... 97 10.6. Визначення кривизни залізобетонного елемента. ................................. 97 Запитання для самоперевірки ........................................................................ 98 11. МЕТАЛЕВІ КОНСТРУКЦІЇ ДЛЯ ПІДЗЕМНИХ СПОРУД. ОСНОВИ РОЗРАХУНКУ ..................................................................................................... 100 11.1. Загальні відомості про металоконструкції ........................................... 100 11.2. Марки і класи сталі для будівельних конструкцій .............................. 101 11.3. Основи розрахунку металевих конструкцій. Балки і балочні клітини. Підбір перерізу прокатних балок ................................................................... 102 11.4. Розрахунок сталевих елементів при центральному розтягу і стиску 104