Оптимальное армирование круглых и кольцевых фундаментов
Фундаменты в виде круглых и кольцевых железобетонных плит применяются при строительстве сооружений башенного типа (телебашни, дымовые т.рубы и т. д.). Увеличение высоты этих сооружений предъявляет всевозрастающие требования к фундаментам. Расход материалов на производство их постоянно увеличивается. Так, фундаментная плита т/рубы Запорожской ГРЭС высотой 320 м имеет диаметр 50 м. На ее сооружение потребовалось 7800 м3 бетона и около 700 т арматуры. Поэтому разработка методов наиболее экономичного проектирования подобных фундаментов имеет большое народнохозяйственное значение.
Вопросам оптимального проектирования железобетонных конструкций посвящен ряд работ, в которых, как правило, изучались конструкции на жестких опорах.
Расчет по предлагаемому алгоритму (рис. 1, кривые 1) показал, что арматуру не следует распределять равномерно: она должна быть сконцентрирована под нагрузкой, тогда ее расход сократится до 18,05 т, причем трещины во всех сечениях становятся меньше предельных, выравнивается кривизна, становится более равномерной осадка плиты.
При расчете на прочность полагаем, что предельной является минимальная нагрузка, при которой в какой-либо части плиты на одной из ее поверхностей окружные и радиальные пластические шарниры образуют замкнутые области. Результаты расчета на прочность приведены на рис. 2. В левой части рисунка показана схема пластических шарниров, образующихся при арматуре, полученной при одном ограничении — ширины раскрытия трещин. В правой части — после расчета на прочность. Как видим, расчет на прочность потребовал увеличить количество арматуры, доведя ее вес до 41,4 т. Тем не менее по сравнению с расчетом по [3] расход растянутой рабочей арматуры уменьшить удалось более чем в 2 раза.
Выводы
Предлагаемая методика расчета арматуры круглых в плане фундаментов сооружений башенного типа позволяет определять оптимальное количество растянутой рабочей арматуры. При этом выполняются два требования расчетных предельных состояний: ограничения ширины трещин и обеспечения прочности. Экономия арматуры по сравнению с существующими методами поверочного расчета достигает 50%.
При разделении радиуса плиты на 24 участка, т. е. при 25 неизвестных, решение задачи па ЭЦВМ «Минск-22» требует примерно 1 ч машинного времени.