автореферат диссертации по строительству, 05.23.01, диссертация на тему:Оптимальное проектирование железобетонных балок покрытий производственных зданий

; ШХЖОЗСКИЙ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ 1ШШШЮ-СТРОИТЕДЬНКЙ ИНСТИТУТ им.В.В.КУЙБЫШЕВА

РГВ ОД

На правах рукописи

1 f • "V ■ I с о п

! .......; ; .

иоса шцщрн

СОГШАЛЬНОЕ. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ШЕЗСБЕТШНЫХ БАЛОК ПОКРЫТИЙ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ЗДАНИЙ

. 05.23.Ol,-.' Строительные конструкции, оданил я сооруяения

даССЕРГАЩЯ на оояеканио ученой етепекя кандидата, технических наук

Научный руководитель кандидат технических наук доцент Н.К.ШЕХОВЦОВ

Москва - 1993

Работа выполнена в Мооковсвом ордена Трудового Красного Знамена инленарно-отроительном инотятуте им.В.В.Куйбышева.

Научный руководитель - кандидат технически наук,

доцент М.К.ШЕХОЕЦОВ

Официальные оппоненты - доктор технических наук,

профессор Р.О.БАКИРОВ

' - кандидат технических наук, отерший научный сотрудник В.И.ПУГАЧЕВ

Ведущая организация - ЦНИИСК им. В. А.Кучеренко

Зашита состоится ии>иА 1993 г. ъ/7^ часов

на заседании специализированного совета К 053.11.01 при Московском инженерно-с троите льном институте ш.В.В.Куйбышева по адреоу: Мооква, Шлюзовая набережная, дом 8, в аудитории \ С диссертацией мохно овнахомиться в библиотеке института. Просим Вао принять участие в зашита и йаправить свой отзыв в двух экземплярах по адреоу: 129337, Москва, Яроолавокое шос-09 дом Щ, ШСИ им.В.В.Куйбышева, Ученый Совет.

Автореферат разослан НОЯ 1993 г.

Ученый секретарь Специализированного Совета ' кандидат технических наук,

доцент Э.В.Филимонов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ .

Актуальность теш. В связи с увеличивающимися объёмами промышленного строительства в Сирийской Арабской Республике вей большее значение приобретает проектирование экономически эффективных несущих железобетонных конструкций покрытий одно-этаяных производственных зданий. •

К настоящему временя накоплен определенный опыт проектирования я применения названных конструкций. Однако задача отыо-кания экономичных конструкций решается обычно несколько упро-. щепно: или путем простого сравнения некоторого числа вариантов Однотипных конструкций, иди путем использования приближенных аналитических методов. Полное'решение этой задачи монет быть подучено .только при учёте всех факторов, оказывающих влияние на технико-экономические показатели конструкции, при учёте всех . конструктивных, расчетных, архитектурных и технологических ограничений, накладываемых на параметры проектируемой конструк- \ ции, а также при учёте требований типизации и унификации. Решение задачи в такой постановке в данный момент в Сирии отсутствует.

Цель диссертации. Разработка методики проектирования оптимальных несущих железобетонных балок для покрытий одноэтажных производственных зданий с учётом перечисленных факторов. Для выполнения указанной цели по оптимальному проектирований стропильных балок рбшаотся следущие основные задачи: - V - сбор достаточно представительной информация об унифици-: рованных нагрузках стропильных балок и потребности в них; : I - выбор критерия оптямальяооти, учитывающего расход материалов, а также технологию изготовления и монтажа стропильных 1

балок;

- сбор данных о стоимостных харакхзрлсгшгах бозша, ара«?; ри, а также дополнительных бднновреишшх и зпспцуатсцкошслс о трат; ■

- разработка блок-с'хеш в програяш расчета на 8Ш прямоугольных, тавровых и двутавровых сечений предварительно напрда них железобетонных балов;

- разработка блоя-схсш оптимального проектирования полез бетонных конструкций варыантшм методом на ЭВМ;

- проведение расчетов на ЭВМ с целью отекания оптимальны параметров балок под ряд унифицированных нагрузок; ; .

- разработка методики проектирования оптимальных типовых : яезобзтоншх балок для покрытия одноэтажных производственных, г,

НПЙ; ' ...

- проведение сравнительного анализа эффективности запроек рованных балок с аналогичными балками, изготавливаемыми'в Сир! настоящее время;

. - получение практических рекомендаций для проектирования •'тймальны!х типовых железобетонных стропильных балок по выбранно; критерию оптимальности. ■

. Научная новизна работы заключается в следующем: ■ - разработана блок-схема оптимального : проектирования жел бетонных конструкций вариантным методом при действии заданной ; грузки;

- предложены' расчетные зависимости для определения оптиыа ных параметров ( А,^, й , $ ) двутавровых типовых железобе них балок; • _

- предложены практические рекомендации для проектирования

- предложены практические рекомендации для проектирования яповых стропильных балок минимальной стоимости под ряд унифи-ировайных нагрузок.

На защиту выносятся:

- разработанная методика проектирования оптимальных несущих иповых железобетонных балок покрытий;

- блок-схема оптимального проектирования оптимальных железо-етонных нагрузок вариантным методом с применением ЭВМ;

- алгоритм расчета прямоугольных, тавровых и двутавровых сеяний предварительно напряженных железобетонных балок;

- результаты машинного;эксперимента для определения опти-[альных параметров 18-ти проектируемых стропильных балок, пред-[азначенных для применения в индивидуальных объектах (эти решетя являются исходным материалом для проектирования типовых кон-(трукций в Сирии);

- практические рекомендации для проектирования оптимальных ?цповых железобетонных стропильных балок по выбранному критерию.

Практическое значение работы состоит в следующем:

- в результате машинных экспериментальных исследований полугада достаточно достоверные оптимальные параметры 18-ти проектируемых стропильных балок, предназначенных для применения в инди-зидуальных проектах (эти решения являются исходным материалом уш проектирования типовых конструкций);

- в результате проведенного исследования разработана методика отыскания оптимальных параметров двутавровых железобетонных зтропильных балок, которая позволяет о удовлетворительной точно-гтьп оценивать стоимость типовых конструкций;

- в результате диссертационного исследования представляется возможность более экономично проектировать, железобетонные балки

- е -

покрытий одноэтажных производственных зданий с пролетами 12, 18 и 24 м в диапазоне внешних нагрузок, соответствующих!« унифицированному раду, принятому в типовом проектировании в условиях Сирии.

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертации доложены на заседании кафедры железобетонных конструкций ШСИ км.В.В.Куйбшева.

Структура и объём работа. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка литературы-из 139 наименований. Общий объём работы 171 страницы, в том числе 47 рисунков и 19 таблиц. ; .

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность диссертационной работы, определяются её задачи и приводятся • основные положения, которые выносятся на защиту, и даётся краткая аннотация содержания работы.

В первой главе даётся обзор существующих исследований по отысканию окономичных решений железобетонных конструкций, а так же даётся обоснование выбора критерия вкокомичэской эффективности железобетонных конструкций.

Отмечается, что вопросы проектирования экономичных железобетонных конструкций интересовали исследователей ещё в начале 20-х.годов текущего столетия. Одним из первых, кто занимался об снованием экономической целесообразности применения железобетон в СССР, был А.Ф.Лолейт. Ряд частных задач решено в исследования В.А.Цушкова, М.Майера, С.Е.Фрайфельда, А.А.Лебедева, А.П.Жданова, Н.Э.Таля, Я.А.Новикова, А.М.Овечкина, В.В.Михайлова.

Общая методика отыскания оптимальных решений разрабатывалась в трудах Е.И.Вареника, К.К.Антонова, а на более позднем этапе,'с привлечением большего количества определяющих факторов,-в работах С.С.Давыдова и П.Я.Григорьева, В.Н.Байкова, Н.Н.Склад-нева и М.К.Шеховцова и др. •

Значительный вклад в практику- проектирования экономичных железобетонных конструкций внесли ведущие научно-исследовательские я проектные институты: НИИЭС (В.С.Сарычев, И.А.Апарин и др.), ЦНИИПроызданий (Н.Л.Ушаков, И.А.Петров, Э.Н.Кодыш и др.), НИЖЕ {В.Г.Михайлов, И.В.Цыганков и др.), ЦНИПИАСС (программа "Проба"), Промсгройпроект и др.

Внедрение электронно-вычислительных машин в практику открыло реальные возможности для оптимизации строительных конструкций. В диссертации дан обзор решений различных задач оптимизации стержневых систем типа ферм, рам, многопролётных балок (И.Ы.Рабино-вич, А'.И.Виноградов, С.Е.Пирсон, Ю.А.Радщг, С.Н.Клепиков, Ei.И. Рейтмаи, Р.С.Дяонсон,' В.Й.Финк, А.М.Проценко и В.В.Власов, Л.И. Ярин и многие другие), а также железобетонных конструкций подземных сооружений (Р.О.Бакиров, в.В.Лой и другие).

Важное значение имеет правильное решение задач унификации строительных конструкций, чецу посвящены исследования Н.С.Стрелецкого и В.В.Захарова, а также работы Н.В.Никитина, К.К.Цухано-ва. 'Д.Б.Хазанова, Б.Г.Локкина, Ц.Е.Островского и др.

Базируясь на "Типовой методике определения экономической эффективности капитальных вложений", в диссертационном исследовании в качестве критерия для оптимизации принят минимум приведенных затрат, определяемый в общем случае с учётом стоимости в деле (единовременные затраты) и эксплуатационных расходов.

Если область оптимизации ограничена рассмотрением однотип-

ных конструкций, отличающихся только армированием и материалам и геометрическими размерами, за критерий может быть принят мин мум функции стоимости конструкций в Деле. .

При решении конкретных задач по оптимизации параметров же лезобетонных балок покрытий представляется целесообразным упро тить целевую функцию приведенных затрат е учётом того, что рас ходы на эксплуатацию конструкций (ремонт, побелку и др.) по ва риантам отличаются .незначительно и ими можно пренебречь. Тогда целевая функция приведенной стоимости (С) может быть представ лена в виде:

с-ы+Иц^ а)

где • - стоимость в деле единицы объёма бетона и различных видов арматуры; - объёмы бетона и арматуры; &С(к)- дополнительные затраты, зависящие от высоты к струкции и уклона'кровли, определяются

учётом дополнительных единовременных затрат н | стены и эксплуатационных расходов на отоплени ¡' и вентиляцию.

Вторая глава посвящена разработке вариантного метода опта ыального проектирования железобетонных конструкций. В ней перв начально приводится решение, основанное на известном предложен Н.Н.Складнева, задачи об оптимальном обжатии балки. Разработан подробный машинный алгоритм расчета прочности, трещиностойкост и деформативности железобетонной предварительно напряженной дв тавровой балки в общей постановке, а также реализующая его на ЭВМ программа. Эта программа используется далее при оптимальном проектировании рассматриваемых в последующих.главах балок. Она

:с?еет и самостоятельное значеше, так как может использоваться при простом расчете балок по методу предельных состояний.

Разработан вариантный метод оптимального проектирования Еелезобетонных конструкций, доведенный до блок-схемы. Реализагнил этой блок-схемы на ЭВЦ не представляла принципиальных трудностей, однако в связи с ограничениями в использовании ЭВМ и сроков выполнения диссертационного исследования считали целесообразным обратить' более полное внимание на разработку, применительно к условиям Сирии, алгоритма и программы оптимального проектирования железобетонных стропильных балок аналитико-варионтным методом, который разбирается в последующих главах.

В третьей главе изложены основные положения методики проектирования оптимальных железобетонных элементов, примененные в последующем исследовании. . .

. Принятый в диссертации метод можно назвать условно ана-литико-вариантшм. В нем при раскрытии целевой функции стоимости записываются все требования, предъявляемые к конструкции в аналитической форма, но решение (отыскание минимума) производится не в общем виде, а посредством перебора параметров функции по определенной логической схеме.

Анализ показал, что при расчете приведенной стоимости погонной единицы железобетонного элемента, в общем случае, двутаврового сечения с одной осью сишотрии, подверженного действию осевой силы и изгибающего момента (в плоскости симметрии), из большого числа аргументов выделяются только пять независимых параметров: силовой фактор (момент, сила-, нагрузка) Н^. , класс бетона В » класс рабочей арматуры , высота сечения ¡V и ширина сжатой полки ¿^ (здесь и ниже используются обо-

значения СНиП 2.03.01-84).

Остальше параметры, характеризующие сечение'(высота саа-той полки , толщина стенки i , площадь уширения нижнего пояса . площадь растянутой арматуры и др.), функционально связаны с независимыми параметра!® и при заданной комби-г нации таковых могут образовывать единственное сочетание, обеспечивающее минимум приведенной стоимости. Высоту сжатой полки целесообразно назначать таким образом, чтобы в предельном состоянии. по прочности сжатая зона бетона полностью размещалась в пределах полки. Многочисленные вычисления показали, что в сечении, в котором сжатая зона охватывает часть ребра, в сравнении с предыдущим случаем, экономия бетона и перерасход арматуры по стоимости приблизительно равноценны, но первый вариант сечения обладает большей трещиностойкостыо и жёсткостью.

Исследование величины оптимального обжатия сечения показало (см.главу 2), что таковым является обжатие, установившееся после проявления всех потерь (усилие обжатия /¡? ). Определена аналитическая зависимость между усилием ß и коэффициентом армирования сечения напрягаемой арматуры. Пользуясь

этой зависимостью, можно установить область допустимых коэффициентов армирования, обеспечивающих необходимое обжатие.

Решение задачи по оптимизации изгибаемых предварительно напряженных злементов производится в такой последовательности.

Заданными величинами считаются: результаты статического расчета, допускаемые значения прогиба и ширины раскрытия трещин, прочностные, деформативные и стоимостные характеристики бетона, а также продольной и поперечной арматуры, технология

I

изготовления конструкции, минимальные значения некоторых reo-

метрических размеров - всего 36 величин.

■ На первом этапе ведётся расчёт прочности сечения как прямоугольного шириной ^ , в результате чего по условно прочности находится требуемый коэффициент армирования и устанавливается высота верхней полки . Одновременно устанавливаются минимально возможные значения то длины стенки & и площади утпире-рий.нижнего пояса • Таким образом, в первом приближении сформировывается сечение с минимально возможным расходом бетона и арматуры,

На втором этапе вычисляются геометрические характеристики этого сечения.

На третьем этапе определяются усилия обжатия, обеспечивающие трещиностойкость и жёсткость элемента, и, если элемэнт относится к Ш-ей категории трещиностойкости, то и для обеспечения допустимой ширины раскрытия трещин.

На четвертом.этапе производится проверка- величины усилия предварительного обжатия по зависимости (^¡р )• В результата этого или подтверждается допустимость варианта сечения при коэффициенте армирования, найденном по условию недопущения П-го предельного состояния, или же устанавливается недопустимость сечения при данных параметрах.

Если в сечение вносятся коррективы (увеличение , развитие сечения), расчеты повторяются сначала, пока не будут найдены параметры, удовлетворяющие требованиям прочности, жёсткости и трещиностойкости ила ограничения ширины раскрытия трещин.

Затем следуют расчеты по главным напряжениям, проверка трещиностойкости и прочности сечения при отпуске натяжения, рас-

чёт хомутов. В необходимых случаях предусматривается вогмоз-ность дополнительного развития сечения с возвратом к начальным втапам расчёта. Когда оечение элемента окончательно сфор ыировано, вычисляется стоимость I пог.ы элемента.

В ответе фиксируются значения усилий, вое.параметры запроектированною элемента, а также расходы бетона и стали, стоимость погонной единицы.

Изложенный алгоритм был реализован в виде программ дел ЭВМ. ' '

Расчеты с помощью мой программы позволяют быстро находить экономичные решения для конструкций, проектируемых для индивидуалышх объектов строительства.

Вместе с тем, результаты этих расчётов дают пеобходега! материал для проектирования типовых конструкций, когда едда набор опалубочных типоразмеров (при возможном взшшеша ш чеотва арматуры и класса бетона) используется для изготоклэз конструкций под ^ = 1,2,..., т, нагрузок, причём погребла ти в них: Р^. различны. '

В этом одучаэ к решению задачи могшо приступить, аадавг яоь параметрами , $ > В * и варьируя вареагатр А В результате получаетоя вогнутая кривая С^. (А-) прафпкспрс ванных параметрах , в , $ % Н^ . Варьируя далее , к жно получить серию кривых С} (А- ) о огвбаэдей С^ фиксированных параметрах В , ¡1, Н^ . Варьируя 3 , полу; ем набор огибающих С^ Л) о объештщей С^ (£ фиксированных параметрах $ , . Вследствие малого шОощ видов арматуры варьирование по $ веоьыа ограничено. Очэхз но, что минимуму объештщей С""С^

при заданных/

М\ соответствует самое экономичное решение индивидуально!

понотрукдаа.

Задача отнокания оптимальвнх параметров типовой конструкции 0В0ДИ20Я к минимизации функции, заданной численно:

СпАШШ'ьЦ) а»

учитывая заданные области изменения внешних параметров овчэ-

НИЯ; '•.•'.

В диссертации пзлоаен итерационный приём решения такой задача. Располагая набором объемлющих Ь^Ь) для

рззгпх а отстал единиц при всех, нагрузках значение высота . Еахояаа его таиэшшз методе« из условия:

(/¿Ш'^ч)+ялСа)]*°- <з>

Задаваясь затем Я - А-(.{) • 23 сястзга кривых при

разных ¿^ строим зависимости С£ ¿>(4)) для разных $ , по.которым проводам огибающую Располагая

серией таких огибающих для разных Щ , ыоано_для всех нагрузок назначить единое значение пшриш полки $¿(1) из условия: ,

Комбинация параметров , ¿¿(¿у является первым прибравшем к оптимальному решению. Аналогично осуществляется отыскание приблияений ¡^^ , ^а) я т,д- Расчеты показы-. Бают, что зависимость (2> мало иеняется_в окрестности своего минимума, поэтому уае реявпие к>(1) < по сгоимооги по-

чти нэ отличается от точного (3).

-14В четвёртой, глава приведены результаты исследования- стропильных балок покрытий одноэтажных промзданий о целью отыскания оптимальных параметров конструкций, предназначенных для применения в индивидуальных объектах.

Рассматривались стропильные балки о пролётами 12, 18 и 24 и шагом 6 и 12 ы при действии полного комплекоа вое? возможных нагрувок: собственный вео конструкций балки и кровли, нйгрузок от снега и подвеоного транспорта ( 2,0 т и

3,2т). В этой области для балок был принят ряд возможных расчетных моментов: для пролета 12 и - от 378 до 951 кН-м, для пролёта 18 м - от 1024 до 2827 кН-ы, для пролёта 24 ы - от : 1533 до 4437 кН'Ы.

Балки проектировались в двух вариантах: о параллельными

поясами и двуокатные. В последнем случае раосыатрйвалиоь ре' « •

, ально возможные уклоны верхнего пояоа от С т 1:60 до V - 1:8. Учитывая значительную протяженность конструкций, в ка-чеотва основной рабочей арматуры была принята высокопрочная проволока клаооа Вр-П, При иоодедовании предполагалось, что балки будут изготавливатьоя ив тяжелого бетона на крупном заполните лв, причём был раосмотрен широкий диапазон возможных клаосов бетона В 20, В 25, В 30, В 35, В 40, В 50, В 60. Про«*-ноотвые и деформативные характеристики арматуры в бетона принимались по нормативным документам. Источникам для отошюсткыз данных, входящих в первые два члена формулы (I), послу шли "Рекомендации по определению расчётной отоимости п трудоёмкости изготовления сборных железобетонных конструкций на стадии проектирования", М., 1905, разработанные НИИЭО Гооотроя ОиСР. Стоимостные характеристики материалов были пересчитаны по курсу на денежные единицы Сирии (фунты'.

- 15В стоимость бетона в деле C¿ toa включена стоимость материалов в бетонной омеои (о учётом отходов в процесса ун. ладки), отошлооть формования изделий, некоторые периодические . затраты на содержание оталышх форм, а также стоимость пара при тепловой обработке.

В огоишсгь напрягаемой арматуры в деле С<> включалаоь собственно стоимость арматурной стали (о учётом теряемых отходов арматуры), отоашсть заготовка арматурных элементов, стоимость укладки и натяжения арматуры.

Для значений отдельных параметров сечения балок накладывалась принятые в практике конструктивные условия:

40 ом > > 20 cu; 10 см; /г 8 си;т^> 120 см2 Высота балки а ширина верхнего пояса варьировались о carón A ¡I, а 10 см Rjíij. " 4 ом. Раочёты выполнялись на ЭВМ Вычислительного центра МИСИ им.В.В.Куйбшпева.

Результаты расчетов представлена в дисоертацаи в виде набора таблиц и кривых изменения стоимости I пог.метра балки (на ото!) стадии без учёта стоимости конструктивной арматура, стоимости монгола, транспортировки и дополнительных затрат) в оа-ваСЕМоота от (и для различных комбината параметров (от 20 до 40 см с пагом 4 см), в> (от В 20 до В 60), £ (A-I7 и Вр-П) а А/ (восемнадцать значений от 378 кН-м до 4437 кН*м). Полученные результаты расчётов служат предварительным материалом для разработки а анализа оптимальных реяенай типовых прэд-папрягенкых стропильных балок.

■• Пятая глава диссертации посвяяена исоледованию и разработке оптимальных типовых реоешй железобетонных предвари-телько напряженных балок покрытий под ряд унифицированных нагрузок. Для отыскания оптимальных типовых репений, когда в од-

- Б— ■

ной опалубке изготавливаются балки сод несколько натрусок (р изменением армирования и клаооа батона), необходимо располагать данными о перопэктавных потребностях в балках под сооч1- : ветотвующие нагрузки. Данные об ориентировочной величина потребности ^ в балках под различные нагрузки была представлены Сирийским научно-исслвдовательскаы институтом по отрои- | тельотву.

На оптимальное решение стропильных балок, как'было показано выше, существенно влияют дополнительные затраты, завзол-щие от высоты оечения влеыэнта Л С (¡и) .

В & С (к,у включались затраты на иарушше стены, на отопление и вентиляцию, овязашше о избиением объёма адандя, вследствие изменения выоогы балок. Эуи затраты вычиояялиоь на основе данных "Методики и нормативов для определения отоииоо-тп эксплуатации промшшеншх зданий на сгадаи проецирования" (вторая редакция). Сирия, 1986. Результаты шчиоласш шзходкцл дополнительных затрат &С(к>) » входяках б формулу (I), щз^-ведены в диссертации.

Кроме того, для отыскания оптимальных резаний типовых балок необходимо раополагать данным:: гласа а (графика, таблицы), порченными при реализации влоыонт арного цикла.

Затраты на транспортировку отропильшх балок прннпиаЕ20& по СНиП 1У-4-82, а затраты щ коптах: - по СШШ 1У-5-82. 312 затраты были перзочиташ на денежные единицы Сирии (фунты).

Нике, в таблице приведены-для о равна кш дашшо по типовой конструкции башш пролетом 18 ы.о параллельными пояоаш: (серия СБ 18) и результаты, полученные в данном цоолздованш.

- Г? -

- Решения конструкция Высота балки, см '•Класо бето-¡на Количество типоразмеров .Средняя стоимооть в фунтах без учёта То же о учётом

Типовая конст-(серия Оптимальное решение, определяемое по излояеа-ной в диссертации методике 150 120 В30-В40 В40-В60 2 I 359.65 309.66 475,45 373,52

Из таблипн видно, что высота типовых балок равна 150 см, совокупная стоимость ооотавляет: без учёта стоимоотя дополнительных затрат &ССк)~ 359,65 фунт'пог.м, а о учётом А С (к) - 475,45 фунт 'nor.H.

Высота запроектированной балки по излохенной в диооерта-пди методике равна 120 cu, совокупная стоимооть составляет соответственно 309,66 фунт'nor.м и 373,52 фунт/пог.м, т.е. без учёта &С(Я) их отоимость на 13,9< меньше типовых, а о учётом ~ М0ньше типовых на 2Г,4<.

Таким образом, учёт дополнительных затрат сказывается на конечном результате. Наиболее зкономичным оказался вариант балки о высотой 120 оы, стоимооть которой меньше типовой примерно на ¿ififí.:

В диосертацаи проведено исследование и для двускатных балок, о целью выяонения оптимальных значений уклона верхнего пояса (в области и = 1/60, 1/40, 1/30, J/20, I/I2, I/B) и внсо-. та опорного сечения (в области Á$up " 90 см» 120 см, 150 см). Получены графики зависимости приведенных затрат С от уклона

- 18 -

при различных значениях А^ир . Здэоь также было подтверждено общественное, влияние затрат Л С (к.) на оптимальное решение. Оказалось, что для скатных кровель наиболее целесообразно принять балки о ¡Ь^ир » 90 сы и I « 1/12. при пролетах 18 м в и ■ 1/8 при пролетах 24 ы. При цалоуклонных кровлях ( ¿'— 1/20), если учеоть их преимущества перед окат-, ными кровлями (возможность механизированной укладки кровли, отсутствие снеговых мешков, менее быотрий изноо кровли и т.д.), оптимальному решение отвечают ¡¡¿ир ■ 120 ом в уклоны «=1/30 для пролета 18 м и О * 1/20 для пролета 24 м.

Следует отметить, что стоимость балок для малоуклонных вдоволь 'ниже, чей балок для плоских кровель на 22$ в 25% соответственно цри пролетах 18 ы и 24 ы (оравнение проведено при оредней величине ватрат). .

В втой главе показано также, что примененный метод в принципе позволяет ооущеотвлять оптимизацию не только по признаку минимума стоимостных затрат, но и о учетом таких показателей, как собственный вес конструкции, расход цемента, расход отали и т.д.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

Результаты исследований, проведенных в диссертационной работе, можно резюмировать следующим образом.

I. Целевой функцией при проектировании оптимальных желе-г вобетонных конструкций является критерий стоимости, представлявший ообой совокупность затрат, в которую включаются: отоя-ыоотъ материалов конструкций; затраты.на их изготовление (изготовление и укладка арматурных каркаоов, ооуиеотвление цред-

- 19 -

.1

верительного напряжения арматуры; бетонирование, содержание фор.) и т.п.); затраты на транспортировку, укрупнительцую сборку и монтаж; дополнительные затраты, связанные с комплексным применением в здании других конструкций.

Дополнительные затраты Так же, как и основные, являются функцией параметров конструкции, поскольку с изменением, например, высоты конструкций покрытий изменяется расход на стеновые панели и эксплуатационные расходы на отопление, вентиляцию и т.п.

Z, Оптимальное проектирование железобетонных конструкций должно осуществляться при соблюдении всех нормативных требований (ограничений), предъявляемых к ним при проектировании. К таковым бтносят-ся; условия, нэ допускегоие возникновения в конструкции установленных нормами предельных состояний на всех стадиях существования конструкций; конструктивные ограничения (например, минимальное и максимальное содержание арматуры, размэры поперечного сечения элемен-' та); технологические особенности изготовления (допустимая степень предварительного напряжения арматуры и бетона, ограничения.на неко торыэ разкзра конструкции, минимальные и максимальные классы бетонов, расстояние кеаду стержнями арматуры, защитный слой бетона); условия транспортировки и-монтажа (транспортные габариты, вес монтажных единиц, класс арматуры для монтажных петель и т.п.); функциональное назначение конструкции в производственном здании (требования к отделке поверхностей, подвесные потолки, наличие подвесных коммуникаций, условия работы проектируемой конструкции и т.п.).

3. При действии одной заданной нагрузки оптимальное проектирование железобетонных конструкций может быть выполнено вариантным методом с применением ЭШ (при 3-4 внешних параметрах).

4. Оптимизация конструктивных решений железобетонных элементов успешно реалхпуется с помощью аналитико-вариантного ме-

тода в сочетании о применением.ЭВМ или полностью автоматизированным машинным методом.

Разработанные алгоритм и программа, реализованная на ЭВМ, дают возможность находить достоверные оптимальные параметры проектируемых конструкций, предназначенных для примешь ния в индивидуальных объектах. Вместе о теи.зти решениядалр-ютоя походным материалом для проектирования типовых конструкций, на параметры которых оказывает влияние кратность применения конструкций в раоочитываемый отрезов времени, при данной производственной базе и нескольких нагрузках.

5, В дисоертации выполнено иооледоваше по отыоканию оптимальных параметров двутавровшс железобетонных отропильных балок покрытий одноэтажных производственных зданий о пролету ми 12, 18 и 24 м в диапазоне внешних нагруаок, соответствующем их унифицированному ряду.пранятому в типовом проектировании. Раоомотрены балки для плоских покрытий (о нулевым уклоном), для малоуклонных (9 уклоном 4 ) и для скатных (о уклоном + -§-). В результате исследования выявлено, что денежные затраты на оптимальные стропильные балки могут быть -на 13-21$ ниже по сравнение о затратами на действующие я^, новые и экспериментальные конструкции. Установлено, что целесообразнее применять стропильные балки о отношениями высоты к пролёту 4 вмеото -^- 4 Хотя раочетная эавод-окая оебеотоимость балок о отношением 4 нвоколько

выше, чем о отношением 4 полные затраты, включаюцио дополнительные затраты на стеновые панели и эксплуатационные расходы на отопление и вентиляцию, в конечном итоге при балках о уклоном т^- 4 оказываютоя меньше на 17-19* в сравнении с балками при уклонах -^-4

- ПзроавптшзЕыа пэпрагггззга а ccfcsosa оипязлапого frpe-гкрсйаЕЗЛ зохазоботсгаз »гзтруг-сгЭ огэдуе* спз?сть разрази? сзмягготзогои формулгре^гл э&йчз, обпэго алгоритма и ¡ojgjcr^a попгяотьэ егясйатегпрозшшого оптанзлыгого проепта-(ккпа па feo сосрг^гшаг ей для болшего разнообразия ае-iZQÚcsопгзз Ео;етр7пс*3# з тем гзолз оковдуатарувиих в оайо-s^sesas з сэдзсргсхакоя дппаглчеоким нагрузикз раз-

зчкого прггззс^Ея.

[одписано в рзчать 6.05.93 г. Ооргз* 6О*04Г/16 ' Пэч.офс. ' UII9 Объем I уч.-изд. л. Т.ЮО " Зстаа Z&0 Бесплатно_

Типография Ш1СИ mi. В. В. Z?Гд&гэва'.■