Глава 2
ОСОБЕННОСТИ СТРУКТУРНОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ
И МЕТОДИКА МОДЕЛИРОВАНИЯ ПРЕДМЕТА ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1. Особенности структурного проектирования предмета исследования
В соответствии с основной целью диссертационной работы – повышения
эффективности САПР СТС – в качестве предмета исследования выбрана система
поддержки принятия решения при проектировании ЖБИ.
Железобетоном называют комплексный строительный материал, в котором бетон и
стальная арматура, соединенные взаимным сцеплением, работают под нагрузкой как
единое монолитное тело [167]. При этом имеется в виду, что бетон в основном
предназначается для восприятия сжимающих усилий, а стальная арматура –
преимущественно растягивающих. При таком распределении функций между бетоном и
стальной арматурой железобетон, в основном (98 %) каменный материал, способен
воспринимать растягивающие усилия вплоть до полного использования несущей
способности сжатой зоны изгибаемых, внецентренно сжатых или растянутых
элементов.
Особенности структурного проектирования таких изделий непосредственно следуют
из требований, предъявляемых к ЖБИ, и из отдельных и совместных свойств и
условий работы их элементов – стальной арматуры и бетонного наполнителя.
2.1.1. Основные требования к железобетонным конструкциям
Надежность. Под надежностью понимают свойство конструкций зданий сохранять свои
эксплуатационные показатели (обеспеченная безопасность и комфортабельность
проживающих или работающих в них людей, отсутствие отрицательного влияния на
технологический процесс, на работу машин и оборудования) в течение
запроектированного (теоретического) срока службы. Надежность зданий в основном
характеризуется двумя коэффициентами [167]:
gr – отношение фактического срока службы зданий до капитального ремонта к
запроектированному сроку службы:
gt – отношение теоретических эксплуатационных затрат к фактическим в период до
капитального ремонта зданий.
Коэффициенты надежности gr и gt не должны быть меньше единицы. Они зависят от
качества исходных материалов, армирования заводского изготовления,
разнообразных защитных мероприятий в соответствии со степенью aгрессивности
среды, проектно-изыскательских и строительно-монтажных работ, условий культуры
эксплуатации зданий, своевременного проведения текущих и капитальных ремонтов.
Модулирование габаритных параметров. Под модулированием габаритных параметров
строительных конструкций понимают единую модульную систему, предусматривающую
градацию размеров по горизонтали и вертикали на базе модуля 100 мм или
укрупненного модуля, кратного 100 мм. Под модулем понимают условную единицу
измерения, применяемую для координации размеров зданий, их элементов,
строительных изделий и элементов оборудования зданий.
Унификация. Под унификацией объемно-планировочных решений зданий понимают
рациональное сокращение числа объектов одинакового функционального назначения,
пригодных в жилищном, культурно-бытовом или промышленном строительстве. Она
базируется на модулированных габаритных параметрах. Основные
объемно-планировочные параметры зданий: шаг колонн, высота этажа, размещение
конструктивных элементов по отношению к разбивочным осям здания. Унификация
объемно-планировочных решений зданий позволяет унифицировать конструктивные
схемы строительных конструкций.
Под унификацией конструктивных схем понимают приведение их к ограниченному
количеству типов, пригодных для удовлетворения нужд самого разнообразного
назначения.
Требования к конструктивным схемам. При проектировании строительных конструкций
следует применять конструктивные решения, которые в максимальной степени
отвечали бы экономному расходованию металла, леса и цемента, максимальному
снижению массы конструкций, трудоемкости и стоимости изготовления и возведения
зданий.
В результате сопоставления вариантов принимают проектное решение, при котором
конструкции имеют наименьшую стоимость в деле, наименьшую собственную массу и
удовлетворяют в наибольшей степени эстетическим требованиям при всех прочих
равных условиях (надежность, прочность, устойчивость).
При проектировании монолитных конструкций предусматривают для каждого объекта
минимальное количество унифицированных размеров сечений балок, колонн и других
элементов и исходят из индустриальных методов их возведения. Для армирования
конструкций широко используют унифицированные арматурные изделия в виде сеток и
каркасов заводского изготовления. Предусматривают мероприятия, обеспечивающие
развитие в узлах элементов конструкций пластических деформаций, значительно
повышающих сопротивление конструкций непродолжительному действию внешних
воздействий.
Технико-экономическая эффективность. Показателями технической эффективности
железобетонных конструкций являются энергоемкость и трудоемкость их
изготовления, расход исходных материалов, масса, долговечность и надежность в
эксплуатации.
2.1.2. Свойства и условия работы элементов ЖБИ
Железобетонные конструкции без предварительного напряжения. Как и любой другой
искусственный или естественный каменный материал, бетон сопротивляется разрыву
примерно в 15 – 20 раз слабее, чем сжатию. Кроме того, он является хрупким
материалом.
Средняя относительная предельная растяжимость бетона ebtu = (Dl tu / l) 100 % =
0,015 % (0,15 мм на 1 м) примерно в 13 раз меньше средней относительной
предельной сжимаемости ebu = (Dl pu / l)100 % = 0,2% (2 мм на 1 м). Именно
хрупкость не позволяет во многих случаях использовать прочность бетона при
растяжении, даже когда напряжения, вызываемые внешними силами, невелики. Это
объясняется тем, что из-за колебаний температуры, неравномерного высыхания,
случа
- Київ+380960830922