2020-06-08
121
Вариантное проектирование
В целях принятия экономически эффективного, менее трудоёмкого конструктивного решения покрытия спортзала лицея (размерами в осях 12000х25340 мм) рассмотрены следующие варианты.
I. Типовые железобетонные ребристые плиты покрытия массового применения размером 3х12 м (серия 1.465.1-10/82). Плиты покрытия воспринимают нагрузку от кровли, снега, вентиляционных и других устройств и передают её на стены. Поперечные рёбра располагаются через 1500 мм (I типоразмер) и через 1000 (II и III типоразмеры). Поперечные рёбра армируются плоскими сварными каркасами, полка - сварной сеткой. Арматурные изделия изготовляют из стали класса А-III, А-I, В-I. В качестве напрягаемой арматуры применяется Ат-IV, Ат-V, Атп-V, А-V, А-IV, А-III, высокопрочную проволоку Вр-II Æ5мм и канаты К-7 Æ12, 15мм. Монтажные петли изготовляют из арматуры класса А-I (марки ВСт3пс2, ВСт3сп2) Ас-II (марки 10ГТ). Предел огнестойкости плит - 0,5 ч.
II. Плиты двухконсольные типа «2Т» размером 3х12 м с продольными рёбрами, расположенными на расстоянии 1,5 м и имеют консольные свесы полок. Благодаря меньшим изгибающим моментам в поперечном направлении ребер не делают, форма плиты упрощается по сравнению с I вариантом. Продольные рёбра при таких размерах плиты имеют предварительное напряжение и изготовляются заранее, а затем бетонируются полки. Связь рёбер с полкой создаётся устройством выпусков арматуры и сцеплением бетона. Раздельное изготовление плиты позволяет снизить класс бетона полок до В15.. Плита-оболочка КЖС размером 3х12 м. Конструкция этой плиты представляет собой короткий цилиндрический предварительно напряжённый свод-оболочку с 2 рёбрами-диафрагмами сегментного очертания. Продольные рёбра имеют уширения в нижней и верхней частях. Гладкая полка плит - толщиной 40…50 мм в середине пролета и 140…160 в торце у опор. Верхняя поверхность оболочки представляет собой квадратичную параболу.
Таблица приведённых затрат по сравниваемым вариантам.
Таблица 2
| Наименование показателей | Ед. изм. | Величина затрат по вариантам | ||
| I | II | III | ||
| 1. Расход материала | ||||
| Бетон | м3 | 2,72 | 2,72 | 2,9 |
| Арматура и закладные изделия | кг | 328 | 330 | 287 |
| Масса плиты | т | 6,8 | 6,8 | 7,3 |
| Рекомендуемый класс бетона | - | В25-В40 | В15-В30 | В25В50 |
| 2. Усреднённая стоимость (на 1984 г.) | ||||
| стали | руб. | 67,24 | 67,24 | 58,84 |
| бетона | руб. | 73,44 | 63,92 | 78,83 |
| Общая стоимость | руб. | 140,68 | 131,16 | 136,7 |
| 3. Затраты труда на 1 м2 площади покрытия на заводе | чел. час. | 0,22 | 0,22 | 0,61 |
По технико-экономическим показателям ребристые плиты 1 и 2 варианта немного уступают КЖС, но их преимущество в том, что возможно применение средств механизации в производстве кровельных работ. По криволинейной поверхности сводчатых плит это затруднено. На основе приведенных технико-экономических показателей и калькуляции трудовых затрат на устройство покрытия спортзала в лицее, принимая во внимание наличие других факторов, за основное конструктивное решение приняты плиты типа «2Т».
Расчёт плиты покрытия типа «2Т»
Исходные данные.
Плита покрытия 3х12 м.
Здание I класса ответственности.
Бетон класса В20 по прочности на сжатие, подвергнутый тепловой обработке при атмосферном давлении. Rb=11,5 МПа, Rbt=0,9 МПа, Rb, ser=15,0 МПа, Rbt, ser=1,4 МПа, Еb=24·103 МПа. Коэффициент работы бетона, учитывающий длительное действие нагрузки 
=0,9. Напрягаемая арматура - из стали класса A-IV: Rs=510 МПа, Rs, ser=590 МПа, Es=1,9·105 МПа.
Ненапрягаемая арматура в торцевых рёбрах - стержневая горячекатаная из стали класса Aт-III, Rs=355 МПа, Rsw=285 МПа (Æ6-8 мм), Rs=365 МПа (Æ10-40 мм). В полке плиты - холоднотянутая проволочная арматура из стали Æ5Вр-I, Rs=360 МПа.
Компоновка плиты.
Верх плиты плоский.
Номинальная длина L=12 м. Учитывая ширину швов между торцами плит 50 мм, фактическая длина плиты L1=12000-2·50/2=11950 мм. Длина опирания продольных ребер плиты - 150 мм. Расчётный пролёт плиты определяется как расстояние между серединами площадок опирания: L0=11950-2·150/2=11800 мм.
Номинальная ширина плиты 3 м. Фактическая ширина плиты с учётом ширины шва между соседними плитами 20 мм составляет: В1=3000-20=2980 мм.
Продольные рёбра плиты располагаем на таком расстоянии одно от другого, чтобы каждое ребро приходилось посередине своей половины полки, т.е. В0=В/2=1500 мм. Общая высота рёбер вместе с толщиной полки унифицирована и равна L/20=600 мм. Средняя ширина ребра 160 мм. С учётом угла наклона боковых граней ребер к вертикали»1/10 ширину ребра поверху принимаем 205 мм, а понизу - 115 мм. Толщина полки 50 мм по краям плиты, 65 мм - у рёбер (см. Рисунок 1).
Для упрощения вычислений ведем расчёт одного продольного ребра плиты. Геометрические характеристики сечения плиты:
- средняя толщина полки 
=(65+50)/2=57,5 мм.
Полная ширина сжатой зоны полки, вводимой в расчёт из условия, что ширина свеса полки в каждую сторону от ребра равна 6 =345 мм, составляет 
=2·345+160=850 мм (Рисунок 2).
Нагрузки на 1 м2 поверхности плиты.
Таблица 3
| Вид нагрузки | Нагрузка, кН/м2 | ||
| Нормативная | Расчётная | ||
| Постоянная | 3,08 | 3,67 | |
| Защитный слой гравия 10 мм, r=21 кН/м3 | 0,21 | 1,3 | 0,28 |
| 4 слоя гидроизоляции 12 мм | 0,16 | 1,3 | 0,21 |
| Песчано-цементная стяжка 20 мм, r=18 кН/м3 | 0,36 | 1,3 | 0,47 |
| Утеплитель 150 мм, r=200 кг/м3 | 0,6 | 1,3 | 0,78 |
| Пароизоляция 4 мм | 0,04 | 1,3 | 0,05 |
| Вес плиты | 1,69 | 1,1 | 1,86 |
| Швы замоноличивания | 0,017 | 1,1 | 0,018 |
| Временная | |||
| Снеговая | 2,8 | 1,4 | 3,92 |
| В том числе длительная | 0,84 | 1,4 | 1,18 |
| Кратковременная | 1,96 | - | 2,74 |
| Полная | 5,58 | - | 7,59 |
| В том числе продолжительно действующая | 3,92 | - | 4,85 |
| Кратковременная | 1,96 | - | 2,74 |
При определении погонных нагрузок на продольные рёбра плиты, вычисленные нагрузки умножаем на ширину 1,5 м и на коэффициент надёжности по назначению, равный для зданий первого класса ответственности 
=1,0.
