CC BY
39
УДК 692.52.04 : 338.3
I. I. КИРПА, А. О. ГРИНИШИН (Д11Т)
ВИЗНАЧЕННЯ НАПРУЖЕНО-ДЕФОРМОВАНОГО СТАНУ М1ЖПО-ВЕРХОВОГО ПЕРЕКРИТТЯ ТА ВИБ1Р ОПТИМАЛЬНОГО Р1ШЕННЯ
За результатами розрахунку мiцностi похилих nepepi3iB конструкцiй перекритгiв здiйснено техшко-eKOHOMi4He порiвняння вартостi, трудомiсткостi, витрат бетону та арматури з наступним визначенням най-бiльш економiчного ршення перекриття.
Ключовi слова: конструкцiя плоского перекриття, розрахунок перекриття, напружено-деформований стан, технiко-економiчнi показники
По результатам расчета прочности нормальных сечений конструкций перекрытий выполнено технико-экономическое сравнение стоимости, трудоемкости, расхода бетона и арматуры с последующим определением самого экономичного решения перекрытия.
Ключевые слова: конструкция плоского перекрытия, расчет перекрытия, напряженно-деформированное состояние, технико-экономические показатели
According to the results of strength calculation of normal cross-sections of intermediate floor constructions the feasibility comparison of cost, labour capacity, consumption of concrete and reinforcement is performed with subsequent determination of the most economical solution of the intermediate floor.
Keywords: flat slab design, calculation of intermediate floor, strained-and-stressed state, technical-economic indicators
Стан будiвельноi галузi та перспективи и розвитку, в глобальному вщношенш, обумов-леш загальним станом економши Украши, яка переживае загальносв^ову кризу. Але залиша-еться досить багато проблем, як потребують подальшого ршення безпосередньо в самш га-луз^ На сучасному етат ii розвитку в Укра1ш ми не можемо говорити про будь-яку конку-рентоспроможнiсть цiеi галузi. Якщо на регю-нальному рiвнi ми ще можемо простежити тен-денцiю верховенства будiвельних оргашзацш центральних районiв та великих мiст-мiлiонерiв у зв'язку з iх значними потужностями та швес-тицiйною привабливютю, то на глобальному рiвнi будiвельна галузь Украiни програе через брак i часткову вiдсутнiсть фiнансових i оргаш-зацiйних перетворень i як наслщок, збереження досить низько! культури виробництва i вщсут-нiсть значних виробничих потужностей.
Однiею з найбшьших проблем в Украiнi за-лишаеться житлово-комунальна проблема, яка полягае в незабезпеченосп бiльшостi населення Украши власним житлом iз-за вiдсутностi до-статньо1' кiлькостi житлового фонду, а також досить висока вартють житла на тлi соцiальних та економiчних проблем, викликаних свiтовою кризою. Ринок житла в Укра1'ш характеризуеть-ся низькою лiквiднiстю, значним попитом, ви-сокими цiнами, якi зростають з кожним роком, циктчним характером.
Виршенням проблеми вартостi житла, безпосередньо в самш будiвельнiй галузi е, зни-
ження собiвартостi виготовлення будiвельноi продукцii шляхом зниження матерiалоемностi, трудомюткосп виробництва робiт в цiлому, а також вибiр найоптимальнiших i найекономiч-нiших з цiеi точки зору конструкцш.
При будiвництвi досить трудомюткими яв-ляються роботи з влаштування перекриттiв, як монолiтних так i збiрних. Вартiсть арматурних i опалубних робiт при цьому складае вщ 25 до 50 %, а трудомютюсть - 40.. .70 % вщ загально1' вартостi та трудомiсткостi будiвельно-монтаж-них робiт. Цими роботами безпосередньо на будiвництвi зайнято приблизно 35 % роб^ни-кiв, якi безпосередньо займаються зведенням конструкцiй, або 5 % вшх робiтникiв на будiв-ництвi. Саме тому пошук шляхiв збiльшення iндустрiалiзацii, росту продуктивностi пращ, скорочення вартостi арматурних та опалубних робщ а також рацiональне використання мате-рiалiв, в першу чергу сташ, дозволить знизити собiвартiсть проведення будiвельно-монтажних робiт i таким чином понизити загальну вартiсть житла, що в тандемi з проведенням ефективно1' економiчноi полiтики держави дозволить вир> шити гостру житлово-комунальну проблему.
В результат проведено!' науково-пошуково1' роботи було здшснено аналiз та порiвняння на-пружено-деформованого стану рiзних типiв перекритпв на прикладi конкретноi будiвлi та вибiр найбiльш економiчного та найменш тру-домiсткого варiанту перекриття для зниження загальноi вартостi будiвництва, а також скоро© Кирпа I. I., Гринишин А. О., 2011
чення його термшв, що дае можливють на ко-ротший перiод заморожувати кошти в незавер-шеному будiвництвi.
В статт представлено вiдповiднi графiчнi та iлюстративнi матерiали у виглядi залежностей та графiкiв. Попередньо зробивши розрахунки матерiалоемностi та трудомiсткостi виробницт-ва обраних для аналiзу тишв перекриттiв, ми можемо наглядно продемонструвати основнi технiко-економiчнi показники того чи шшого варiанту перекриття. Це дае можливють, врахо-вуючи матерiальну базу i можливостi виконан-ня вщповщного комплексу робiт шдрядно! ор-гашзацп, обрати найекономiчнiший тип перекриття.
Для визначення напружено-деформованого стану i порiвняння технiко-економiчних показ-никiв оберемо чотири типи конструктивних схем перекритпв:
Монолiтне залiзобетонне перекриття з при-хованими ригелями.
Монол^не залiзобетонне безкапiтельне перекриття.
Збiрно-монолiтне залiзобетонне перекриття з використанням круглопустотних плит.
Змiшане збiрно-монолiтне перекриття за технолопею «Пластбау».
Даннi типи перекритпв е найбiльш вжива-ними у будiвництвi житлових будiвель. Вико-наемо конструювання обраних типiв перекритпв з метою визначення матерiалоемностi та трудомюткосн виробництва, оскiльки саме щ два показники найбiльше впливають на вар-тiсть готово! конструкци.
Розрахунок основних конструктивних еле-меннв, обраних для порiвняння типiв перекритпв, виконаемо за першою групою гранич-них станiв в обчислювальному програмному комплексi SCAD, задавши сюнченно-елементну модель вiдповiдних конструктивних елементiв. Широю можливостi даного програмного комплексу дозволяють не лише провести основш розрахунки,а й виконати конструювання зада-них елементiв перекриття i вивести необхщш для аналiзу напружено-деформованого стану графiчнi матерiали. Розрахунок основних тех-нiко-економiчних показникiв, попередньо скон-струйованих титв перекриттiв, виконаемо в програмному комплекс АВК-5.
Монолiтне залiзобетонне перекриття з прихованими ригелями
За отриманими площами робочо! арматури, визначеними в результат розрахунку, шдбира-емо необхщну кiлькiсть стержнiв арматури кла-су А400С. Плиту армуемо в'язаними сгтками з
поперечною та поздовжньою робочою арматурою, яю встановлюемо вщповщно до полiв розподiлення моментiв. Приховаш ригелi армуемо об'емними в'язаними каркасами, яю встановлюемо в площиш плити. Мiнiмальний дiа-метр робочо! арматури 10мм. Принципова конструкщя плоского перекриття з армуванням плити просторовими арматурними каркасами представлена на рис. 1.
Рис. 1. Принципова схема об'емного армування плити плоского перекриття багатоповерхово! будiвлi:
а - загальний вигляд осередку фрагмента каркаса i розпо-дш згинальних моментв в перерiзах плити перекриття, б - схема об'емного армування плити;
1 - колони, 2 - плита перекриття, 3 - створ колон, 4 - перетин у середиш прольоту осередку перекриття, 5 -об'емш арматурш каркаси «умовних» ригелiв в створах колон, 6 - поперечна арматура (хомути) об'емних армату-рних каркасiв, 7 - нижнi плосю арматурнi сiтки осередкiв перекриття
Монол^не залiзобетонне безкапiтельне перекриття
Вщповщно до, визначених за результатами розрахунку, 1зопол1в розподшення моменпв в данш плин перекриття, шдбираемо необхщну кшькють та крок робочо! арматури. Плиту армуемо в'язаними штками з поперечною та по-здовжньою робочою арматурою. Мшмальний д1аметр робочо! арматури 12 мм. Принципова
конструкщя плоского монол^ного безкаштель-ного перекриття представлена на рис. 2.
ристого перекриття з балочними плитами. Мо-нолiтну плиту армуемо, вiдповiдно до розраху-нку за першою групою граничних станiв, звар-ними сгтками з поперечною робочою арматурою класу Вр-1. Розрахунок другорядно! балки виконуемо на дда рiвномiрно розподшеного навантаження, змоделювавши И в програмному комплекс 8СЛБ стержневим скiнченним еле-ментом таврового профiлю. Головну балку роз-раховуемо, як нерозрiзну, змодельовану стерж-невими скiнченними елементами прямокутного профшю. Армування головних та другорядних балок виконуемо окремими стержнями класу А400С, об'еднаними в об'емнi арматурш кар-каси, вiдповiдно до проведених розрахунюв. Конструкцiя змiшаного збiрно-монолiтного перекриття за технолопею «Пластбау» представлена на рис.5, 6.
Рис. 2. Принципова конструкщя плоского монолитного безкаттельного перекриття:
1 - бетон монолгтного перекриття, 2 - верхня робоча
арматура плити, 3 - нижня робоча арматура плит, 4 - бортова (обв'язувальна) балка
Збiрно-монолiтне залiзобетонне перекриття з використанням круглопустотних плит
Багатопустотш плити безопалубного фор-мування виготовляють необхщно! довжини зп-дно проекту. Номiнальна ширина складае 1200, 1500 мм. Нас^зш поздовжш пустоти можуть мати круглi, овальш, прямокутнi i iншi форми перерiзу. Вздовж бокових поверхонь виконанi поздовжш пази, призначеш для утворення мiж плитного шва омонолiчування. Плити арму-ються попередньо напруженою арматурою кла-су А800С вщповщно до розрахунку за першою та другою групою граничних сташв. Монол^ш ригелi розраховуемо, як нерозрiзнi балки, змоделювавши !х стержневими скiнченними елементами. Армування монол^них несучих та пов'язових ригелiв виконуемо об'емними арма-турними каркасами з робочою арматурою класу А400С, встановлену вiдповiдно до розрахунку. В мiжплитних швах, поперек несучих ригелiв, розмiщуемо плоскi арматурнi каркаси з верх-ньою робочою арматурою класу А400С. Конс-трукщя збiрно-монолiтного залiзобетонного перекриття з використанням круглопустотних плит представлена на рис. 3, 4.
Змшане збiрно-монолiтне перекриття за технологieю «Пластбау»
Розрахунок мщност плити за технолопею «Пластбау» аналопчний розрахунку частореб-
Рис. 3. Принципова конструкщя зб1рно-монолгтного зал1зобетонного перекриття з використанням круглопустотних плит:
1 - круглопустотна плита, 2 - монолпний ригель, 3 - бортова (обв'язувальна) балка, 4 - бетонна шпонка, 5 - шнополютирольна заглушка, 6 - попередньо напружена арматура круглопустотно! плити
Рис. 4. Армування багатопустотно! плити
Рис. 5. Поперечний перерiз мiжповерхового перекриття:
1 - незнiмна опалубка перекриття, 2 - оцинкований сталевий Ц-профшь, 3 - залiзобетоннi ребра перекриття, 4 - залiзобетонна плита перекриття, 5 - робоча арматура ребер, 6 - арматура плити
Моно.штнл плита зприховантшригелями И Монолпнл бе жагательна пщпл Зйрно-монащтна пщпл Пищ ¿а технологию "Пластбау" -1.696? 4,7302
3,5156
2,729
Вптрата арма1ури(т)
Рис. 6. Пшополютирольний блок незшмно! опалубки «Пластбау»
Для бшьшо! наочносп та зручносп анал1зу основных даних, отриманих в результат! прове-дених техшко-економ1чних розрахунюв, по чо-тирьом обраним типам перекритпв приведемо 1х в форм1 пстограм.
Наведеш пстограми техшко-економ1чних показниюв ч1тко демонструють, що найбшьш економ1чно випдним е зб1рно-монолггне зал1-зобетонне перекриття з використанням кругло-пустотних плит, оскшьки серед обраних для пор1вняння чотирьох тишв перекритпв мае найнижч1 показники вартост { трудомюткость
■ Моноштна шит з пр нхов а тшн ригелями ■ Монолпна безкагательна плита ■ 3 б1р но - моноттна ппита ■ Плита за технолопею "Пластбау"
48,96 49,26
34,41 27,06
Витрата бетону(мЗ)
Це пов'язано з досить високою 1ндустр1ал1защ-ею даного типу перекриття ¡з-за використання досить ефективних { економ1чних багатопусто-тних плит. Саме використання под1бних плит заводського виготовлення дае можливють зна-чно скоротити найбшьш трудомютю роботи по зведенню монол1тних затзобетонних констру-кцш перекриття безпосередньо на буд1вельно-му майданчику. Використання попередньо напружено!' арматури в под1бного роду плитах скорочуе витрати основних конструкцшних матер1атв в даному тит перекриття. За витра-тою арматурно! стал та бетону, вщповщно з приведеними пстограмами, зб1рно-монол1тне перекриття з використанням круглопустотних плит поступаеться лише конструкцп плити за технолопею PLASTBAU (ПЛАСТБАУ), яка е свого роду аналогом монол1тного часторебрис-того перекриття. Вибираючи той чи шший тип
конструкцп перекриття, необхiдно також вра-ховувати матерiально-технiчнi можливостi бу-дiвельноl оргашзацп, а також переваги конс-трукцш, якi визначенi, як прiоритетнi при пев-них умовах будiвництва.
Б1БЛ1ОГРАФ1ЧНИЙ СПИСОК
1. Закон Украши про запобтання впливу свггово! фшансово! кризи на розвиток буд1вельно! галуз1 та житлового буд1вництва [Текст] // В1домост1 Верховно! Ради Укра!ни (ВВР). - 2009. -№ 19. - Ст. 257.
2. Буд1вельна галузь в Укрш'ш: проблеми та перс-пективи розвитку [Електрон. ресурс]. - Режим доступу: Шр://п1кшГо.пе1Мос.рЬр?Ш=83630
3. Монолитные перекрытия зданий и сооружений [Текст] / под. ред. И. В. Санникова. - К.: Будь вельник, 1991.
4. Рекомендации по расчету и конструированию монолитных железобетонных каркасов многоэтажных зданий системы БелНИИС с армированием плоских дисков перекрытий пространственными (объемными) арматурными каркасами [Текст] / Ин-т БелНИИС. - Мн., 2003.
5. Рекомендации по расчету и конструированию сборно-монолитного каркаса зданий серии Б1.020.1-7 [Текст] / Ин-т БелНИИС. - Мн., 2004.
6. Железобетонные конструкции (расчет и конструирование) [Текст] / под ред. С. А. Ривкина. -К.: Буд1вельник, 1972.
7. Бондаренко, В. М. Примеры расчета железобетонных и каменных конструкций [Текст] / В. М. Бондаренко, В. И. Римшин. - М.: Высш. шк., 2006.
8. Бондаренко, В. М. Железобетонные и каменные конструкции [Текст] / В. М. Бондаренко, Д. Г. Суворкин. - М.: Высш. шк., 1987.
9. ДБН В.1.2-2:2006 Навантаження 1 впливи [Текст].
10. СНиП 2.03.01-84* Бетонные и железобетонные конструкции [Текст].
11. ДБН В.2.6-6-95 Конструкци будиншв та споруд. Проектування, буд1вництво та експлуатащя будиншв системи «Пластбау» [Текст].
12. ДБН Д.1.1.-1-2000 Правила визначення вартосп буд1вництва [Текст].
Надшшла до редколегп 11.05.2011.
Прийнята до друку 24.05.2011.
