СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ПРОЕКТИРОВАНИЯ НЕСУЩИХ КОНСТРУКЦИЙ ПОКРЫТИЯ В ЖЕЛЕЗОБЕТОННОМ И СТАЛЬНОМ ИСПОЛНЕНИИ ЗДАНИЯ СПОРТИВНОГО КОМПЛЕКСА Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

УДК 69.07:69.003.13

И.Е. Разаренов

СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ПРОЕКТИРОВАНИЯ НЕСУЩИХ КОНСТРУКЦИЙ ПОКРЫТИЯ В ЖЕЛЕЗОБЕТОННОМ И СТАЛЬНОМ ИСПОЛНЕНИИ ЗДАНИЯ СПОРТИВНОГО КОМПЛЕКСА

Выполнено сравнение технико-экономических показателей вариантов покрытия в железобетонном и стальном исполнении. Рассмотрены сегментные предварительно-напряженные

железобетонные фермы, фермы из равнополочных уголков и гнутосварных профилей (ГСП).

Ключевые слова: Фермы покрытия, металлические и железобетонные конструкции, проектирование, сравнительный анализ.

Подбор вариантов осуществляется, обеспечивая их сопоставимость по назначению, потребительским свойствам, полезной площади, санитарно-гигиеническим условиям и т.п. Анализу подвергаются только конкурентоспособные варианты, т.е. такие, когда без расчетов невозможно определить, какой из них является наилучшим.

Необходимо перекрыть площадь спортивного зала размером 36*24м. Рассмотрим следующие варианты покрытий:

1 вариант — железобетонная сборная ферма пролетом 24 метров;

2 вариант — железобетонная сборная ферма пролетом 36 метров;

3 вариант — металлическая ферма из равнополочных уголков пролетом 24 метров;

4 вариант — металлическая ферма из равнополочных уголков пролетом 36 метров;

5 вариант — металлическая ферма из гнутосварных профилей прямоугольного и квадратного сечений пролетом 24 метров;

6 вариант — металлическая ферма из гнутосварных профилей прямоугольного и квадратного сечений пролетом 36 метров.

В качестве вертикальной ограждающей конструкции принимаем стены из газосиликатных блоков толщиной 400 м. Согласно теплотехническому расчету [1] для данного здания утеплитель не нужен.

Таблица 1

Сбор нагрузок на ферму

№ п/п Вариант Наименование нагрузок Характеристическое значение нагрузки, кН/м Эксплуатационное расчетное значение нагрузки, кН/м Коэф. надежности по нагрузке, У/т Предельное расчетное значение нагрузки, кН/м

Постоянные нагрузки

1 1-6 Слой линокрома ТКП ТУ 5774002013157915-98 4 кг/м2, 0,04 0,038 1,3 0,049

2 1-6 Слой линокрома ТПП ТУ 5774002013157915-98 3 кг/м2, 0,03 0,029 1,3 0,038

3 3-6 Цементно-песчаная стяжка 1800 кг/м3, 1=20 мм 0,35 0,333 1,3 0,433

4 1,2 Минераловатные плиты 110 кг/м3, 220 мм 0,237 0,225 1,2 0,27

© Разаренов И.Е., 2019.

Научный руководитель: Радионов Дмитрий Геннадьевич - старший преподаватель кафедры строительных конструкций, ГОУ ЛНР «Луганский национальный аграрный университет», ЛНР.

Окончание таблицы 1

5 3-6 Минераловатные плиты 110 кг/м3, 160 мм 0,172 0,163 1,2 0,196

6 1-6 Слой рубероида 0,05 0,048 1,3 0,062

7 1,2 Цементно-песчаная стяжка 1800 кг/м3, t=20 мм 0,35 0,333 1,3 0,433

8 1,2 Железобетонные ребристые плиты покрытия 3 х 6 м 1,6 1,52 1,1 1,672

9 3-6 Профилированный настил 0,1 0,095 1,05 0,1

10 3-6 Прогоны пролетом 6 м 0,1 0,095 1,05 0,1

1-2 Всего 2,62 2,957

3-6 Всего 0,87 0,978

Временные нагрузки

11 1-6 Снеговая 1,35 1,14 1,54

1-2 Итого 4,30 4,097

3-6 Итого 2,55 2,52

В качестве горизонтальной ограждающей конструкции для 1 и 2 варианта принимаем покрытие из ребристых плит с утеплителем из минеральной ваты плотностью 125 кг/м3. В результате расчетов получена толщина утеплителя 220 мм.

Для горизонтальной ограждающей конструкции 3...6 вариантов принимаем покрытие из профилированного настила с утеплителем из минеральной ваты плотностью 125 кг/м3. В результате расчетов получена толщина утеплителя 160 мм.

Сбор нагрузок на поперечную раму выполним в табличной форме (табл. 1).

Варианты 1,2. Железобетонные конструкции покрытия (рис. 1,2)

По серии 1.465.1-21.94 «Плиты железобетонные ребристые размером 3х6 м для покрытий одноэтажных производственных зданий» [2] и расчетной нагрузке на плиту 5,46 кН/м2 подбираем плиты железобетонные ребристые размером 3х6 марки 3ПГ6-3А^.

По серии 1.463.1-16 «Фермы стропильные железобетонные сегментные для покрытий одноэтажных производственных зданий пролетами 24 и 36 м» [3] согласно расчету.

Рис. 1. 1 вариант исполнения

Рис. 2 2 вариант исполнения

Варианты 3.. .6. Металлические конструкции покрытия (рис. 3.. .6).

Принимаем очертания металлических ферм по серии 1.263.2-4 «Унифицированные конструкции стальных ферм для покрытий зальных помещений общественных зданий» [4] из спаренных уголков по ГОСТ 8509-93 «Уголки стальные горячекатаные равнополочные» [5] пролетами 24 и 36 м согласно расчету.

Принимаем очертания металлических ферм по серии 1.263.2-4 «Унифицированные конструкции стальных Ферм для покрытий зальных помещений общественных зданий» [6] из прямоугольных труб по ГОСТ 30245-2003 «Профили стальные гнутые замкнутые сварные квадратные и прямоугольные для строительных конструкций» [7] пролетами 24 и 36 м согласно расчету (5 и 6 вариант соответственно).

Приняты прогоны [20 по ГОСТ 8240-93 «Швеллеры стальные горячекатаные». [8]

Рис. 5 5 вариант исполнения

Рис. 6. 6 вариант исполнения

Рассчитаем расход материалов на каждый вариант (табл. 2.. .7).

Таблица 2

Расход материалов на 1 вариант_

№ п/п Наименование конструкций Масса т Кол- Расход бетона, м3 Расход стали, кг

во, шт На ед. Всего На ед. Всего

1 Железобетонные ребристые плиты 3х6 3ПГ6-3А1У 2,68 48 1,07 51,36 91,1 4372,8

2 Железобетонные раскосные фермы (1=24 м) 11,24 7 4,253 29,77 608,59 4260,13

3 Железобетонные колонны сечением 400x400 3,429 14 1,3 18,2 179 2506

Итого 99,33 11138,9

Таблица 3 Расход материалов на 2 вариант

№ п/п Наименование конструкций Масса т Кол-во, шт Расход бетона, м3 Расход стали, кг

На ед. Всего На ед. Всего

1 Железобетонные ребристые плиты 3x6 3ПГ6-3А1У 2,68 48 1,07 51,36 91,1 4372,8

2 Железобетонные раскосные фермы (1=36 м) 18,4 5 6,96 34,8 1000,08 5000,4

3 Железобетонные колонны сечением 400x400 3,506 10 1,3 13 256 2560

Итого 99,16 11933,2

Таблица 4 Расход материалов на 3 вариант

№ п/п Наименование конструкций Масса т Кол-во, шт Расход бетона, м3 Расход стали, кг

На ед. Всего На ед. Всего

1 Железобетонные колонны (по расчету) 2,791 14 1,0 14,0 291 4074

2 Профилированный настил Н75-750-0,7 0,089 96 0 0 89 8544

3 Прогон ПР-11,3 0,11 54 0 0 110 5940

4 Стальные фермы из уголков пролетом 24 м 2,587 7 0 0 2587 18109

5 Вертикальные связевые фермы Т1 0,501 6 0 0 501 3006

6 Связи вертикальные СВ 0,522 4 0 0 522 2088

7 Распорки а1 0,073 8 0 0 73 584

8 Раскосы б1 0,151 8 0 0 151 1208

9 Растяжки в2 0,048 4 0 0 48 192

Итого 14,0 43745

Таблица 5 Расход материалов на 4 вариант

№ п/п Наименование конструкций Масса т Кол-во, шт Расход бетона, м3 Расход стали, кг

На ед. Всего На ед. Всего

1 Железобетонные колонны (по расчету) 2,896 10 1,0 10 396 3960

2 Профилированный настил Н75-750-0,7 0,089 96 0 0 89 8544

3 Прогон ПР-11,3 0,11 52 0 0 110 5720

4 Стальные фермы из уголков пролетом 36 м 5,183 5 0 0 5183 25915

5 Вертикальные связевые фермы Т1 0,501 6 0 0 501 3006

6 Связи вертикальные СВ 0,522 4 0 0 522 2088

7 Распорки а1 0,073 12 0 0 73 876

8 Раскосы б1 0,151 16 0 0 172 2752

9 Растяжки в2 0,048 4 0 0 48 192

Итого 10 53053

Таблица 6

Расход материалов на 5 вариант_

№ п/п Наименование конструкций Масса т Кол-во, шт Расход бетона, м3 Расход стали, кг

На ед. Всего На ед. Всего

1 Железобетонные колонны (по расчету) 2,703 14 1,0 14 203 2842

2 Профилированный настил Н75-750-0,7 0,089 96 0 0 89 8544

3 Стальные фермы из ГСП пролетом 24 м 1,848 7 0 0 1848 12936

4 Вертикальные связевые фермы Т1 0,501 6 0 0 501 3006

5 Связи вертикальные СВ 0,522 4 0 0 522 2088

6 Растяжки в2 0,134 12 0 0 134 1608

Итого 14 36964

Таблица 7 Расход материалов на 6 вариант

№ п/п Наименование конструкций Масса т Кол-во, шт Расход бетона, м3 Расход стали, кг

На ед. Всего На ед. Всего

1 Железобетонные колонны (по расчету) 3,053 10 1,1 11 303 3030

2 Профилированный настил Н75-750-0,7 0,089 96 0 0 89 8544

3 Стальные фермы из ГСП пролетом 36 м 2,518 5 0 0 2518 12590

4 Вертикальные связевые фермы Т1 0,501 6 0 0 501 3006

5 Связи вертикальные СВ 0,522 4 0 0 522 2088

6 Растяжки в2 0,151 8 0 0 151 1208

Итого 11 36186

Используя полученный расход материалов для вариантов покрытия и прейскуранты заводов-изготовителей конструкций, материалов и изделий, выполним расчет стоимости конструкций (табл. 8).

Таблица 8

Стоимость конструкций, материалов и изделий_

№ п/п Наименование конструкций Масса, т/шт Вариант Ед. изм. Кол-во Завод изготовитель Стоимость единицы, руб. Расчетная стоимость, руб.

1 Железобетонные ребристые плиты 3х6 3ПГ6-3А1У 2,68 1,2 шт 48 ООО «Росэнергокомплект» 18449 885552

2 Железобетонные раскосные фермы пролетом 24 м 11,24 1 шт 7 ООО «Росэнергокомплект» 38000 266000

3 Железобетонные раскосные фермы пролетом 36 м 18,4 2 шт 5 ООО «Росэнергокомплект» 58520 292600

4 Железобетонные колонны 3,429 1 шт 14 Индивидуальное изготовление 3719,2 52068,8

5 Железобетонные колонны 3,206 2 шт. 10 Индивидуальное изготовление 3828,6 38286

4 Железобетонные колонны 2,791 3 шт 14 Индивидуальное изготовление 4746,79 66455

5 Железобетонные колонны 2,896 4 шт. 10 Индивидуальное изготовление 6080,5 60805

Окончание таблицы 8

4 Железобетонные колонны 2,703 5 шт 14 Индивидуальное изготовление 3616,43 50630

5 Железобетонные колонны 3,053 6 шт. 10 Индивидуальное изготовление 5007,1 50071

6 Профилированный настил 0,089 3-6 м2 1037 «ЛугаСтрой» 210 181440

7 Прогон ПР-11,3 0,11 3 т 54 ООО «Ростовский завод металлоконструкций Южтехмонтаж» 1650 89100

8 Прогон ПР-11,3 0,11 4 т 52 ООО «Ростовский завод металлоконструкций Южтехмонтаж» 1650 85800

9 Стальные фермы из уголков пролетом 24 м 2,588 3 т 7 ООО «Ростовский завод металлоконструкций Южтехмонтаж» 59501 416507

10 Стальные фермы из уголков пролетом 36 м 5,183 4 т 5 ООО «Ростовский завод металлоконструкций Южтехмонтаж» 119209 596045

11 Стальные фермы из ГСП пролетом 24 м 1,848 5 т 7 ООО «Ростовский завод металлоконструкций Южтехмонтаж» 42504 297528

12 Стальные фермы из ГСП пролетом 36 м 2,518 6 т 5 ООО «Ростовский завод металлоконструкций Южтехмонтаж» 57914 289570

13 Вертикальные связевые фермы 0,501 3-6 т 6 ООО «Ростовский завод металлоконструкций Южтехмонтаж» 22859 137154

14 Распорки а1 0,073 3 т 8 ООО «Ростовский завод металлоконструкций Южтехмонтаж» 1606 12848

15 Распорки а1 0,073 4 т 12 ООО «Ростовский завод металлоконструкций Южтехмонтаж» 1606 19272

16 Раскосы б1 0,151 3 т 8 ООО «Ростовский завод металлоконструкций Южтехмонтаж» 3322 206576

17 Раскосы б1 0,151 4 т 16 ООО «Ростовский завод металлоконструкций Южтехмонтаж» 3322 53152

18 Растяжки в2 0,048 3,4 т 4 ООО «Ростовский завод металлоконструкций Южтехмонтаж» 1056 4224

19 Растяжки в2 0,134 5 т 12 ООО «Ростовский завод металлоконструкций Южтехмонтаж» 2948 35376

20 Растяжки в2 0,151 6 т 8 ООО «Ростовский завод металлоконструкций Южтехмонтаж» 3322 26576

Итого 1 1203621

2 1216438

3 1114304

4 1137892

5 770611

6 791228

Технико-экономические показатели

На основании полученных данных и используя программный комплекс АВК рассчитываем показатели сметной стоимости: трудоемкость работ, сметную стоимость строительных работ (ССстр), сметную стоимость (СС) и договорную цену (ДЦ) Далее сводим полученные данные в таблицу 9.

Таблица 9

Технико-экономические показатели

№ п/п Наименование показателей 1 вариант 2 вариант 3 вариант 4 вариант 5 вариант 6 вариант

1 Расход бетона, м3 99,33 99,16 14 10 14 11

2 Расход стали, кг 11138,9 11933,2 43745 53053 36964 36186

3 Трудоемкость работ, чел-дн. -нормативная -плановая 143 170 133 158 700 818 654 765 640 749 590 691

4 Стоимость конструкций, тыс.руб. 1203,62 1216,438 1114,304 1137,89 770,61 791,23

5 Сметная стоимость строительных работ ССстр, тыс. руб 957,76 1029,35 1017,07 1310,06 845,21 890,29

6 Сметная стоимость СС, тыс. руб. 1080,85 1159,69 1187,18 1509,67 991,76 1038,34

7 Договорная цена, тыс. руб. 1297,02 1391,63 1424,62 1811,6 1190,12 1246

Вывод

Сравнение технико-экономических показателей рассмотренных вариантов показывает, что наиболее экономичным конструктивным решением является 5 вариант.

Принимаем несущие конструкции покрытия в стальном исполнении со следующими несущими конструкциями:

- профилированный настил Н75-750-0,7;

- стальные фермы по серии 1.263.2-4 «Унифицированные конструкции стальных Ферм для покрытий зальных помещений общественных зданий» из прямоугольных труб по ГОСТ 30245-2003 «Профили стальные гнутые замкнутые сварные квадратные и прямоугольные для строительных конструкций» [7] пролетом 24 м;

- вертикальные связевые фермы Т1, связи вертикальные СВ, растяжки в2.

Библиографический список

1.ДБН В.2.6-31:2006 Конструкцп будинкв i споруд. Теплова iзоляцiя будшель. — На замшу СНиП 11-3-79**; введ. 2007-04-01. — Кшв: Мнбуд Украши, 2006. — 73с.

2.Серия 1.465.1-21.94 Плиты железобетонные ребристые размером 3х6 м для покрытий одноэтажных производственных зданий. —М.: Минстрой России, 1994. — 41 с.

3.Серия 1.463.1-16 Фермы стропильные железобетонные сегментные для покрытий одноэтажных производственных зданий пролетами 24 и 36 м. —М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1988. — 49 с.

4.Серия 1.263.2-4 Унифицированные конструкции стальных ферм для покрытий зальных помещений общественных зданий. Вып. 2/ Центральный институт типового проектирования. —М.: Госстрой СССР, 1983. — 37 с.

5.ГОСТ 8509-93. Уголки стальные горячекатаные равнополочные. — /Межгос. совет по стандартизации, метрологии и сертификации. —М.: Изд-во стандартов, 1993. — 12 с.

6.серии 1.263.2-4 Унифицированные конструкции стальных Ферм для покрытий зальных помещений общественных зданий. Вып. 4/ Центральный институт типового проектирования. —М.: Госстрой СССР, 1984. — 28 с.

7.ГОСТ 30245-2003 Профили стальные гнутые замкнутые сварные квадратные и прямоугольные для строительных конструкций. Технические условия /Межгос. совет по стандартизации, метрологии и сертификации. — М.: Изд-во стандартов, 2003. — 19 с.

8.ГОСТ 8240-93 Швеллеры стальные горячекатаные /Межгос. совет по стандартизации, метрологии и сертификации. —М.: Изд-во стандартов, 2002. — 6с.

РАЗАРЕНОВ ИВАН ЕВГЕНЬЕВИЧ - магистрант, ГОУ ЛНР «Луганский национальный аграрный университет», ЛНР.