Файл: Расчет конструкций убежищ..pdf

из-за раздельной работы элементов (по схеме балки с шар­ нирными опорами), значительная высота перекрытия (135 см) из-за поэтажного сопряжения балок и плит, боль­ шой объем сварочных работ на площадке по соединению закладных деталей1элементов. Возможно сопряжение ба­ лок и плит в пределах высоты балки (рис. 6). Однако ука­ занные выше недостатки присущи и этому варианту конструкции.

Практически полносборной (10% монолитного бетона) является конструкция убежища из тавровых балок (рис. 7), опирающихся на колонны во взаимно перпендикулярных

Рис. 5. Конструктивная схема убежища из сборных элементов в од­ ноэтажном промышленном здании

/ — ребристые плиты; 2 — монолитная железобетонная неразрезная балка; 3 —• сборные балки; 4 — сборные колонны; 5 — сборные фундаменты; 6 — стеновые панели; 7 — монолитный бетон; 8 — монолитные железобетонные распорки

направлениях, и из квадратных плоских плит, укладываемых на полки балок. Неразрезность тавровых балок и их жесткое сопряжение с колоннами достигаются соеди­ нением выпусков арматуры, установкой в стыках дополни­ тельной арматуры и замоноличиванием бетоном. Стыки до­ полнительной арматуры с выпусками выполняются вна­ хлестку, без сварки. Недостаток этого конструктивного

ментов сооружения и небольшом числе типоразмеров сбор­ ных элементов. По сравнению с рассмотренным выше реше­ нием расход бетона уменьшен почти в 1,5 раза, а стали — в 3 раза.

21

J22

Полносборные конструкций пролетом более 6 м имеют аналогичные недостатки. Например, при пролете 9 м сбор­ ная неразрезная плита (рис. 8) имеет массу 13 т, расход стали 140 кг/м2. Неразрезность обеспечивается сваркой арматуры больших диаметров (40 мм) и последующим замоноличиванием стыка.

Конструкции первого вида (полносборные) обладают высокой степенью сборности, но сложность обеспечения работы по неразрезной схеме и большая масса элементов сдерживают их широкое применение.

Сборно-монолитные конструкции с элементами неполного по высоте профиля, особенно безбалочные, имеют высокие технико-экономические показатели. Они состоят (рис. 9) из сборных плоских плит (размером 400 X 180 и 220 X 180 см, толщиной 8—10 см), уложенных на сборные капители колонн (шириной 240 см и высотой 60 см), и слоя монолит­ ного железобетона, толщина которого зависит от степени защиты убежища. Капители выполняются в виде полой

23

уСеченнон четырехгранной пирамиды, устанавливаемой на закрепленный в верхнем уровне колонны стальной мон­

нам неразрезных балок и опи­ рающихся на балки сборных плит типа опрокинутых «двух Т» (размером 600 X 300 см, толщиной 30 см). После уста­ новки опорной арматуры над балками и замоноличивания

24

до расчетной отметки плиты становятся неразрезными. В сборных плитах размещена вся растянутая пролетная арматура. Благодаря сопряжению балки и плиты в преде­ лах высоты балки высота перекрытия не превышает 80 см. Стены подвала — из сборных панелей (шириной 600 см, высотой, равной высоте подвала, толщиной 30 см). Панели прямоугольного сечения (массой до 12 т) с пазами для жест­ кого соединения стены с перекрытием путем установки в них дополнительной арматуры и замоноличивания стыка. Масса основных элементов перекрытия (плиты, балки, ко­ лонны) примерно одинакова и составляет 5—7 т. Расход

около 32% общего расхода.

К преимуществам рассмотренного конструктивного ре­ шения следует отнести небольшую строительную высоту пе­ рекрытия и то, что все балки располагаются в одном на­ правлении и выступают в подвал всего на 35 см. Недоста­ ток — сложная конструкция стеновых панелей (из-за на­ личия пазов) и их значительная масса, намного превыша­ ющая массу элементов перекрытия, что невыгодно с точки зрения выбора кранового оборудования.

Уменьшение расхода материалов и массы сборных эле­ ментов является важнейшей задачей совершенствования конструкций убежищ. Применение криволинейных сборно­ монолитных элементов, в частности сводов кругового очер­ тания, позволяет значительно уменьшить толщину пере­ крытия убежищ (до 16 см при пролете 330 см и стреле подъема 60 см). Однако частое расположение несущих стен, на которые опираются своды (или соответствующая мелко­ размерная сетка колонн), приводит к увеличению расхода бетона и ограничивает возможности использования поме­ щений в мирное время. Кроме того, еще не создано техноло­ гическое оборудование для механизации формования криво­ линейных панелей. Трудоемкость монтажа цилиндрических оболочек в 1,5—2,5 раза выше,, чем типовых плоскостных конструкций.

Рациональной формой ограждающих конструкций убе­ жищ, обеспечивающей наивыгоднейшее использование не­ сущей способности бетона на сжатие и возможность учета пластических свойств грунта основания, можно считать арочную конструкцию (см. рис. 3). Кривизна арки, кон­ струкция шарниров и форма обвалования отдельно стоя­ щего сооружения могут быть подобраны такими, что ис­

.25

ключается возможность возникновения в элементах свода изгибающих моментов.

Конструкции в виде шара, купола и т. п. применяются иногда за рубежом для защитных сооружений небольшой вместимости (семейных убежищ, индивидуальных укрытий).

Удачным решением конструкций убежищ из монолитного железобетона является безбалочное перекрытие (рис. 11).

При сетке колонн 6 x 6 м толщина плиты перекрытия изменяется от 250 до 450 лиг в зависимости от нагрузки, се­ чение колонн — от 500 X 500 до 1000 X 1000 мм, размер капителей колонн по высоте 600 мм и угол наклона гра-

Рис. II. Монолитное безбалочное перекрытие убежища

ней 45°. Для удобства бетонирования стены целесообразно проектировать гладкими (без пилястр), с пристенными не­ прерывными вутами. В сухих грунтах фундаменты под колонны столбчатые, под наружные стены — ленточные. В водонасыщенных грунтах плита сплошного фундамента проектируется как опрокинутое безбалочное перекрытие.

При сухих грунтах стены убежищ могут выполняться из сборных бетонных блоков (рис. 12). Для улучшения ра­ боты стен на совместное действие вертикальных и горизон­ тальных нагрузок необходимо располагать балки вдоль сооружения, что обеспечивает равномерную пригрузку стен от перекрытия. Непригруженные стены работают на изгиб и требуют усиления. Стены из сборных бетонных блоковt обычно усиливают монолитной железобетонной стенкой

свнутренней стороны или установкой монолитных колонн

вразрывах между блоками, которые укладывают в этом

случае без перевязки.

Конструкцию стен убежищ из сборных бетонных бло­ ков нельзя признать рациональной по расходу бетона,

26

но она получила широкое распространение благодаря про­ стоте возведения и повсеместному изготовлению этих блоков.

Фундаменты под стены убежищ — ленточные из типо­ вых сборных железобетонных фундаментных блоков или монолитные, под колонны — столбчатые или ленточные (при шаге колонн менее 6 м), сборные или чаще монолит­ ные. Типовые фундаментные блоки, как правило, имеют дос­ таточную толщину из условия работы на продавливание, но в некоторых случаях требуют усиления по расчету на изгиб. При воздействии на сооружение ударной волны фун-

Рис. 12. Наружные стены убежищ из сборных бетон­ ных блоков

а — прнгруженные перекрытием; 6 — не прнгруженные перекры­

тонная стенка; 5 — бетонная под­ готовка

даменты получают значительную осадку (до нескольких сантиметров). Кроме того, сооружение перемещается в го­ ризонтальном направлении от неуравновешенных нагрузок, действующих на фронтальную и тыльную стороны.

Таким образом, сооружение и его отдельные части в ре­ зультате воздействия ударной волны вовлекаются в слож­ ное движение в пространстве, загружаются и разгружают­ ся неодновременно.

Для обеспечения общей пространственной устойчивости защитных сооружений необходимо принимать конструктив­ ные меры: жесткую заделку колонн и стеновых панелей в фундамент; связь элементов стен и перекрытий, а также всех сборных железобетонных элементов между собой; арми­ рование углов и примыканий стен из бетонных блоков; защемление плит перекрытия в стенах; устройство монолит­ ных железобетонных поясов по периметру наружных стен и поперек сооружения над колоннами в сборных перекры­ тиях; обеспечение монолитности сборных перекрытий.

27

Во избежание передачи дополнительных усилий на кон­ струкции встроенных убежищ при разрушении наземной части зданий не следует колонны здания жестко соединять с перекрытием убежища.

Конструкции убежищ рассчитываются на нагрузки боль­ шой интенсивности, и улучшение технико-экономических показателей конструкций представляет собой сложную задачу. Одним из путей совершенствования конструкций убежищ может быть применение сборно-монолитных пред­ варительно-напряженных железобетонных конструкций, являющихся весьма эффективными в отношении расхода материалов.

Значительный экономический эффект может дать учет нарастания прочности бетона во времени. Например, за 2 года относительный предел прочности бетона при сжатии увеличится в 1,75—2 раза по сравнению с принимаемой в расчете марочной прочностью через 28 суток.

Технико-экономические показатели убежищ

Для выявления оптимальных решений защитных соору­ жений необходимо установить метод их определения и тех­ нико-экономические показатели.

При проектировании заглубленных сооружений, при­ спосабливаемых под убежища, требуется усиливать кон­ струкции, предусматривать специальное внутреннее обо­ рудование. Это вызывает дополнительные затраты. В то же время сооружения и их внутреннее оборудование эксплу­ атируются и в мирное время.

Установить дополнительные затраты на убежище можно было бы путем сравнения двух проектных решений: проек­ та обычного заглубленного сооружения (например, гаража) и проекта заглубленного гаража-убежища. Но для этого по­ требовалось бы в каждом случае делать два проекта, что нереально. Более доступный метод — определение до­ полнительных затрат как разности между сметной стоимо­ стью помещений, приспосабливаемых под убежища, и усред­ ненной стоимостью обычных заглубленных помещений (подвалов).

При этом необходимо прежде всего решить, сравнимы ли объекты.

Первым условием сравнимости объектов является един­ ство назначения. Можно сравнивать подземные гаражи-убе­

28

жища, но нельзя сравнивать гараж-убежище й подземный склад-убежище. Вторым условием является единство норм проектирования, связанных с заданными климатическими, гидрогеологическими и другими условиями места строи­ тельства.

Кроме того, нужно учитывать не только разницу пока­ зателей по самим зданиям, но и разницу показателей по ге­ неральному плану предприятия (в том числе по сетям водо­ провода, канализации, энергоснабжения, транспорта и т. д.), поскольку при переходе к использованию подземного про­ странства плотность застройки возрастает, а протяженность сетей сокращается.

В качестве расчетных единиц измерения целесообразно выбрать одно место (для укрываемых в убежище) и 1 м2 по­ лезной (общей) площади, так как эти единицы обеспечивают сравнимость анализируемых показателей: стоимостных, обладающих наибольшей сопоставимостью, натуральных (расход бетона и металла) и относительных (система коэф­ фициентов К- Кх — отношение площади основных помеще­ ний к общей площади убежища; К2— отношение строитель­ ного объема убежища к общей площади убежища; К 3 — отношение площади основных помещений к площади под­ вала; — отношение полезной площади убежища к его вместимости).

Постепенное накопление проектными организациями технико-экономических показателей убежищ позволит уста­ новить показатели —эталоны, которые можно использовать для оценки качества проектов убежищ и предварительных расчетов.

Основными объемно-планировочными параметрами убе­ жища являются его длина, ширина, высота и соотношение его площадей. Влияние этих параметров на строительные затраты можно характеризовать указанными выше отно­ сительными показателями.

Отношение площади основных помещений к общей (по­ лезной) площади убежища (коэффициент Кх) является важ­ ным критерием экономичности планировочного решения. Чем больше в убежище выделяется площади для защиты людей, тем оно экономичнее. Коэффициент Кх изменяется от 0,4—0,6 (в убежищах с коммуникационными коридорами вдоль наружных стен) до 0,75—0,83. Значение Кх возрас­ тает при увеличении вместимости убежищ, что указывает на их лучшие экономические показатели по сравнению с убе­ жищами малой вместимости. Коэффициент К2 характеризу­

2Э