3.4. Технико-экономическая эффективность каркасов с ригелями-фермами


Технико-экономическую эффективность от применения в многоэтажных зданиях каркасов с ригелями-фермами можно оценить, сравнивая основные показатели их с такими же показателями каркасов, запроектированных в типовых унифицированных конструкциях серии ИИ-20.

два основных этажа высотой 4,2 м и два межферменных этажа высотой 3,6 м

Сравнение произведено по поперечным рамам каркасов зданий шириной 24 и 36 м, имеющих по два основных этажа высотой 4,2 м и по два межферменных этажа высотой 3,6 м (от пола до пола). В зданиях шириной 24 м, решенных в конструкциях серии ИИ-20, четыре пролета по 6 м (рис. 42, а); в зданиях такой же ширины с ригелями-фермами два пролета по 12 м (рис. 42, б). В зданиях шириной 36 м, решенных в конструкциях серии ИИ-20, четыре пролета по 9 м (рис. 43, а), а в зданиях с ригелями-фермами три пролета по 12 м (рис. 43, б) или два пролета по 18 м (рис. 43, в). Временная нагрузка на перекрытие по верхнему поясу во всех вариантах принята 1000 кгс/м2, а на перекрытие нижнего пояса — 400 кгс/м2. Междуэтажные перекрытия выполняют из одинаковых плит. В сравнительных таблицах 32 и 33 сопоставляются расходы материалов на развернутой площади зданий шириной 24 м (табл. 32 и шириной 36 м (табл. 33).

с каркасом, образованным колоннами и 12-метровыми ригелями-фермами

Из табл. 32 видно, что при ширине здания 24 м применение каркаса с ригелями-фермами и сеткой колонн основных этажей 12×6 м по сравнению с каркасом из типовых конструкций серии ИИ-20 с сеткой колонн 6×6 м позволяет снизить расход бетона на 18,8%, а стали — на 3,5%.

Расход материалов на 1 м. кв. развёрнутой площади по каркасам шириной 24 м

Расход материалов на 1 м. кв. развёрнутой площади по каркасам шириной 36 м

В зданиях шириной 36 м (см. табл. 33) с каркасом, образованным колоннами и 12-метровыми ригелями-фермами, по сравнению со зданиями той же ширины и каркасом с пролетами 9 м из типовых конструкций серии ИИ-20 расход бетона на каркас снижается на 18,4%, а расход стали — на 15,1 %. При увеличении пролета безраскосных ферм до 18 м экономия бетона на каркас здания составляет 12,7% при практически одинаковом расходе стали.

Сопоставление стоимости конструкций каркасов и трудоемкости их монтажа для здания шириной 36 м приводится в табл. 34.

Стоимость и трудоёмкость монтажа каркаса здания шириной 36 м

Из таблицы следует, что увеличение пролета основных этажей с 9 до 12 м приводит к уменьшению стоимости каркаса на 14,3%, а при увеличении пролета до 18 м снижение стоимости каркаса составляет 3,8%. Это объясняется тем, что конструктивная схема каркаса с ригелями-фермами гораздо лучше отвечает: специфическим особенностям работы каркаса на вертикальные нагрузки, чем схема с балочными ригелями. На показатели влияет и то обстоятельство, что поперечные сечения конструкций каркаса серии ИИ-20 одни и те же для нагрузки 1000 кгс/м2 и 2500 кгс/м2: при сетке колонн 6×6 м и 1500 кгс/м2 при сетке колонн 9×6 м, тогда как каркас с ригелями-фермами рассчитан для нагрузок 1000 кгс/м2.

Резкое уменьшение трудоемкости монтажа зданий с ригелями-фермами (почти на 40% при фермах пролетом 12 м и на 45% при 18-метровых фермах) объясняется укрупнением ригелей. Так, при переходе к сетке 18×6 м число ригелей сокращается до 6 шт. против 16 при сетке колонн 6×9 м.

Сравним основные показатели каркаса здания шириной 24 м с сеткой колонн 12×6 м м и ригелями-фермами с каркасом здания такой же ширины, имеющим сетку колонн 6×6 м и ригели-балки. В каркасе с сеткой колонн 12×6 м два основных этажа высотой 4,2 м и два межферменных этажа высотой 3,6 м. Плиты перекрытия в основном этаже этого каркаса приняты по серии ИИ-20 с нагрузкой 1000 кгс/м2, плиты перекрытия в межферменном этаже — по серии ИИ-04 с нагрузкой 400 кгс/м2.

В каркасе с сеткой колонн 6×6 м колонны и ригели, заменяющие верхний пояс фермы, приняты по серии ИИ-20 с нагрузкой 1000 кгс/м2, а ригели, заменяющие нижний пояс фермы, — по серии ИИ-04 с нагрузкой 400 кгс/м2.

Показатели по этим каркасам приведены в табл. 35.

Расход материала на 1 м. кв. развёрнутой площади по каркасам здания шириной 24 м

Как видно из табл. 35, при ширине здания 24 м расход материалов на 1 м2 развернутой площади составляет: бетона 34,69 см, или 100%; стали 44,2 кг, или 100%. Расход материалов на 1 м2 развернутой площади здания с сеткой колонн 12×6 м составляет: бетона 30,73 см, или 88,6%; стали 44,43 кг, или 100,5%. Таким образом, применение каркаса с ригелями-фермами и сеткой колонн основных этажей 12×6 м по сравнению с каркасом из типовых конструкций с сеткой колонн 6×6 м позволяет снизить расход бетона на 1 м2 развернутой площади на 11,4%, при этом расход стали увеличивается всего на 0,5%.

Итак, применение в многоэтажных промышленных зданиях каркасов с крупной сеткой колонн и ригелями-фермами дает существенный технико-экономический эффект и позволяет улучшить условия эксплуатации предприятия.