Содержание к диссертации
Введение
Глава 1: Опыт применения двухпоясных сетчатых куполов 10
1.1. История развития куполов. Примеры применения двухпоясных куполов 10
1.2. О конструкциях стержневых куполов 14
1.2.1. Ребристые купола 15
1.2.2. Ребристо-кольцевые купола 16
1.2.3. Ребристо-кольцевые купола со связями 16
1.2.4. Сетчатые купола 18
1.2.5. Пластинчатые купола 24
1.3. Варианты узловых сопряжений 25
1.4. Подходы к расчету сетчатых куполов 37
1.4. 1. Расчет сетчатого купола как сплошной оболочки 38
1.4. 2, Расчет сетчатого купола как дискретной стержневой системы 41
1.5. Описание факторов, влияющих на надежность куполов 46
1.6. Выводы по первой главе 49
Глава 2: Расчет двухпоясных сетчатых куполов , 50
2.1. О нагрузках, действующих на купола 50
2.2. Приведение стержневых систем куполов к континуальным оболочкам для приближенной оценки напряженно-деформированного состояния 52
2.3. Прямые методы расчета двухпоясных сетчатых куполов 56
2.4. Использование современных программно-вычислительных комплексов для расчёта пространственных шарнирно-стержневых систем 58
2.5. Примеры расчета двухпоясного купола по различным программам и сравнение результатов 61
2.6. Расчет двухпоясных сетчатых куполов с учетом геометрической нелинейности 72
2.7. Выводы по второй главе 83
Глава 3: Вопросы надежности двухпоясных сетчатых куполов 84
3.1. Надежность растянутых элементов куполов 84
3.2. Надежность сжатых элементов куполов с учетом начальной погиби 85
3.3. Определение первоначальной приближенной надежности куполов 89
3.4. Оценка надежности купола в целом при наличии систематических
несовершенств отдельных элементов 102
3.5. Оценка начальных несовершенств по длинам элементов моделированием температурных деформаций
3.6. Разработка рекомендаций по рациональному назначению параметров двухпоясных сетчатых куполов 118
3.7. Выводы по третьей главе 119
Глава 4: Вопросы экономики применение двухпоясных сетчатых куполов ... 121
4.1. Структура экономических затрат на возведение и применение двухпоясных сетчатых куполов 121
4.1.1. Определение массы конструкций 122
4.1.2. Определение трудоемкости изготовления и монтажа конструкций 122
4.1.3. Определение приведенных затрат конструкций 125
4.2. Влияние применяемых марок сталей на экономику двухпоясных сетчатых куполов 126
4.3. Затраты на возведение куполов 127
4.4. Экономическая оценка куполов по приведенным затратам 128
4.5.Выводы по четвертой главе 132
Выводы по диссертации -
135
Литература
- Ребристо-кольцевые купола
- Приведение стержневых систем куполов к континуальным оболочкам для приближенной оценки напряженно-деформированного состояния
- Определение первоначальной приближенной надежности куполов
- Определение трудоемкости изготовления и монтажа конструкций
Введение к работе
Актуальность темы. В последние годы большое внимание уделяется изучению влияния начальных несовершенств строительных конструкций на их прочность и устойчивость. Интерес к этой проблеме начал расти после того, как исследователи нашли большие несоответствия между теоретическими и экспериментальными результатами. Все механические системы так или иначе имеют некоторые начальные несовершенства, несмотря на тщательность их изготовления, и именно эти небольшие неизбежные несовершенства служат причиной больших различий между теоретическими и экспериментальными результатами. Так, например, реальные несовершенства пространственных систем могут существенно изменить величину их критических нагрузок, хотя сама форма потери устойчивости в большинстве случаев остается такой же, как и при их отсутствии.
В настоящей работе изучается влияние начальных несовершенств на несущую способность двухпоясных сетчатых куполов нескольких типов. Во многих исследованиях изучается распределение критической нагрузки для сферических оболочек со случайными геометрическими несовершенствами. В большинстве этих исследований определяется среднее значение и дисперсия критических нагрузок с использованием данных о несовершенствах ранее изготовленных оболочек подобного типа. При отсутствии данных о начальных несовершенствах конструкции оцениваются как идеальные по форме.
Самый распространенный вид отказа большепролетных сетчатых куполов - потеря устойчивости при достижении нагрузками критических величин. Сложная геометрия, не одинаковые по периметру основания контурные условия, обилие стержней разных типоразмеров для поясов и решетки, присущие двухпоясным сетчатым куполам, не позволяют получить приемлемые
в конкретных случаях аналитические решения для критических нагрузок, тем более, если они распределены неравномерно по покрытию. Большие деформации, предшествующие потере устойчивости, требуют привлечения геометрически нелинейных расчетов методом конечных элементов для определения критических величин нагрузок.
Для большинства купольных конструкций начальные геометрические несовершенства не изучены. С вероятностной точки зрения, изменение величин критических нагрузок важно при вычислении надежности. Если максимальные значения начальных несовершенств в любой точке системы определены, окончательное распределение критической нагрузки может быть найдено приближенно с использованием вероятностных методов.
Целью настоящей работы является изучение влияния систематических начальных несовершенств на несущую способность двухпоясных сетчатых куполов нескольких типов, в частности, на величину их критических нагрузок. Распределение критической нагрузки может быть найдено, если определить вероятность того, что критическая нагрузка будет меньше найденной для первоначальной, геометрически идеальной системы.
В задачи исследования входят:
разработка приближенной методики определения первоначальной надежности двухпоясных сетчатых куполов с учетом нормируемой погиби сжатых элементов;
разработка методики моделирования систематических начальных несовершенств по длинам элементов купола на основе использования современных вычислительных средств;
сравнение несущей способности двухпоясных сетчатых куполов с
различными решетками (шесть типов) с учетом влияния начальных систематических несовершенств;
экономическое сравнение двухпоясных сетчатых куполов с различными решетками (шесть типов);
выработка рекомендаций по применению двухпоясных сетчатых куполов с шестью разновидностями решеток на основе проведенных численных исследований.
Научная новизна работы. Предложена методика приближенной оценки первоначальной надежности двухпоясных сетчатых куполов, как многоэлементных систем. Разработана и реализована на ЭВМ численная методика учета систематических начальных несовершенств при расчете двухпоясных сетчатых куполов с использованием высокоэффективных вычислительных комплексов.
Приведена сравнительная характеристика двухпоясных сетчатых куполов с шестью различными типами решеток, но с одинаковьши генеральными
размерами и нагрузками.
На защиту выносятся;
методика приближенного определения надежности двухпоясных металлических сетчатых куполов, как многоэлементных систем;
методика учета систематических начальных несовершенств с использованием современных высокоэффективных вычислительных комплексов в
статических расчетах и расчетах на устойчивость двухпоясных сетчатых куполов;
- результаты сравнения результатов расчета на прочность и устойчивость двухпоясных сетчатых куполов с шестью типами решеток, но одинаковых генеральных размеров;
Практическая ценность. Изложенные в работе методики учета начальных систематических геометрических несовершенств в расчетах двухпоясных сетчатых куполов могут быть использованы при проектировании большепролетных конструкций. Это позволит увеличить надежность вводимых в строй объектов с использованием многоэлементных конструкций типа большепролетных структур и сетчатых куполов.
Апробация результатов работы. Материалы диссертационной работы докладывались и обсуждались на ежегодных Международных научно-практических конференциях, проводимых в Ростовском государственном строительном университете (Ростов-на-Дону, 2004 -2006 гг.)
Публикации. Основные результаты диссертации опубликованы в 3 печатных работах.
Структура и объем диссертации. Диссертация объемом 148 страниц состоит из введения , четырех глав, заключения, списка 108 использованных литературных источников. Работа имеет 50 иллюстрации, 16 таблиц.
Реализация работы. Разработанные методики и рекомендации проектирования двухпоясных сетчатых куполов, как многоэлементных систем, приняты для использования в ООО «Ростовское отделение ЦНИИ-Проектстальконструкция».
Материалы работы внедрены в учебном процессе на кафедре металлических, деревянных и пластмассовых конструкций Ростовского государст-
венного строительного университета при чтении курса лекций «Основы теории надежности строительных конструкций» для студентов специальности «Промышленное и гражданское строительство».
Первая глава содержит краткий обзор применения двухпоясных сетчатых куполов, некоторые типы которых рассматриваются в настоящей работе. Рассмотрены вопросы исторического развития куполов. Приведены примеры применения двухпоясных сетчатых куполов, их типы и варианты узловых сопряжений. Рассмотрены подходы к расчету сетчатых куполов, описаны факторы, влияющие на надежность куполов.
Во второй главе излагается последовательность расчета двухпоясных сетчатых куполов в процессе их проектирования. Описываются нагрузки, обычно действующие на купола. Показана последовательность приведения стержневых систем куполов к континуальным оболочками для приближенной оценки их напряженно-деформированного состояния. Затронуты вопросы использования прямых методов расчета двухпоясных сетчатых куполов, привлечения для этой цели современных высокоэффективных программно-вычислительных средств. Приведено сравнение результатов расчета некоторых типов двухпоясных сетчатых куполов по различным программам, в том числе с учетом геометрической нелинейности.
Третья глава посвящена некоторым частным решениям задач надежности двухпоясных сетчатых куполов. Представлено описание методов, которые используются для приближенного нахождения вероятности отказа купола, включены вопросы надежности сжатых элементов с учетом начальной погиби и растянутых элементов, Показана возможность учета численным способом систематических геометрических несовершенств по длинам стержневых элементов, влияющих на несущую способность двухпоясных сетчатых куполов. Приведены рекомендации по рациональному назначению па-
раметров двухпоясных сетчатых куполов.
Четвертая глава посвящена вопросам экономики применения
двухпоясных сетчатых куполов. Содержится описание экономических затрат на возведение и применение двухпоясных сетчатых куполов. Показано влияние применяемых марок сталей на экономику двухпоясных сетчатых куполов и затрат на их возведение. Проводится сравнение экономических оценок куполов с разными решетками по приведенным затратам.
В конце работы приводятся выводы по диссертации и некоторые рекомендации в области строительного проектирования куполов со случайными начальными геометрическими несовершенствами.
Ребристо-кольцевые купола
Ребристо-кольцевые купола со связями представляют собой дальнейшее увеличение связности системы путем введения в конструкцию раскосов между ребрами (рис. 1.2) [9].Купольные системы, каркас которых образует пространственную решетку с треугольными ячейками, называются сетчатыми куполами. Возможно и другое определение сетчатого купола, как многогранника, вписанного в сферическую или другую поверхность вращения и состоящего из одного или двух слоев конструктивных элементов, образующих треугольную, ромбовидную, трапециевидную, пяти и шестиугольную сетку. Такие купола в ряде литературных источников называют геодезическими или кристаллическими. Родоначальниками геодезических или кристаллических систем являются проф. М.С. Туполев (Россия) [38] и Р.Б.Фуллер (США) [9].
Купол Шведлера является одним из самых популярных типов сетчатых куполов. Он состоит из меридиональных ребер, связанных с множеством горизонтальных многоугольных колец. Для увеличения связности купола используются крестовые связи в каждой ячейке купола. Шведлер ввел этот тип сетчатых куполов в 1863 году и посвятил этим куполам всю свою жизнь. Большая популярность куполов Шведлера объясняется тем, что их узловые соединения позволяют расценивать купола как статически определимые системы [9].
Широкое распространение в зарубежной практике строительства получили так называемые геодезические купола Р. Б. Фуллера. Высокие технико-экономические показатели, индустриальность изготовления, простота монтажа и удобство транспортирования обеспечили им быстрое и повсеместное признание [13,24].
К настоящему времени сетчатыми куполами перекрыты самые большие однопролетные здания мира. Так, построены тысячи сооружений с сетчатыми покрытиями пролетом до 60 метров, сотни - пролетом от 60 до 100 метров и десятки - пролетом 100 и более метров. Покрытия пролетом до 100 м могут быть еще однопоясными сетчатыми, свыше 100 м - только
двухпоясными куполами. Максимальный пролет- 265,5 м имеет купол крытого стадиона в городе Детройте (США) [9].
Примером возведенных сетчатых куполов является двухпоясной купол Шведлера, перекрывающий здание для Олимпийских игр в городе Мехико (Мексика, 1969) диаметром 200 м и высотой 60 м (рис. 1.3). Покрытие, выполненное из металлических конструкций, в целом представляет собой комбинированную стальную структурно-вантовую систему, опирающуюся на четыре конструктивных элемента, расположенных в радиальных плоскостях [51].
В г. Хьюстоне (США, 1964) построен крупнейший в мире крытый стадион вместимостью 66000 зрителей (рис. 1.4). Сооружение выполнено в плане в виде круга диаметром 216 м. Покрытие представляет собой стальной купол пролетом 196 м и высотой 28 м. Все элементы каркаса состоят из сварных ферм одинаковой высоты 1.5 м. Пояса ферм изготовлены из широкополосных двутавров, высота которых в главных ребрах достигает 36 см, решетка изготовлена из уголков [7,10,24].
Более ранний пример - купан главного здания Американского металлургического объединения в Кливленде (шт. Огайо, 1959), который имеет диаметр 76м и состоит из алюминиевого каркаса двухпоясной сетчато-стержневой структуры. Купол возведен по системе инженера Б. Фуллера, его высота составляет 31,41 м (рис. 1.5). Он состоит из готовых шестиугольников и пятиугольников, выполненных из алюминиевых труб диаметром 102 мм и 152 мм [7,24].
Другим куполом, возведенным по той же самой системе, является алюминиевый двухпоясный сетчатый купол над ботаническим садом в С.Луи (США). Этот купол имеет диаметр 53,3 м и высоту 21,3 м [7].
Самый большой в мире алюминиевый двухпоясной геодезический купол диаметром 86 м был построен в Венесуэле в 1975 году. Главные несущие элементы купола выполнены из алюминиевых труб, связанных посредством алюминиевых сферических соединений (рис.1. 6) [7].
Приведение стержневых систем куполов к континуальным оболочкам для приближенной оценки напряженно-деформированного состояния
Точная картина распределения напряжений в элементах куполов может быть получена при использовании прямых методов расчета, но, как правило, привлечение этих методов для многоэлементных куполов является весьма непростой задачей [74].
Стержневые купола, как правило, являются многократно статически неопределимыми системами, и их расчет требует знания поперечных сечений составляющих элементов. На перемещения и окончательное распределение напряжений в куполе будут влиять отношения площадей этих сечений. Расчет показывает, действительно ли напряжения (для принятых сечений элементов) не выходят за пределы допустимых, или сечения должны быть откорректированы. Это требует нового расчета с учетом измененных сечений. Приближенный расчет помогает проектировщику правильно назначить сечения элементов, которые будут использованы в окончательном компьютерном расчете [77,94].
Еще в 1984 году, несмотря на развитие ЭВМ, во многих практических случаях точный расчет, теоретически возможный, был слишком трудоемок и дорог. В этом случае, а также во многих других случаях, особенно для предварительного проектирования, использовались аналогии сплошных оболочек [60,64].
Как правило, эти аналогии базируются на безмоментной теории тонкостенных оболочек, то есть когда при действии на оболочки внешней на грузки в них возникают только мембранные напряжения. В тонкостенной оболочке мембранные напряжения действуют по большей части ее поверхности тогда, когда она соответствующим образом закреплена. Это возможно только в том случае, когда опорные закрепления оболочки не препятствуют перемещениям в направлении нормали к оболочке в точках ее закрепления [16,62].
Есть несколько аналогий оболочек, часто используемых практически. Приведем одну из них.
Салвадори и Лэви [62,66] показали вывод формул для равносторонней треугольной сети элементов. Если принять, что ТІ , Т2 и Т12 - три мембранных усилия на единицу ширины сечения для тонкой оболочки (рис. 2.1), то силы О1, Сг, Сх в эквивалентной стержневой пространственной структуре (рис. 2.2) могут быть получены простым рассмотрением трех основных уравнений статики. Из равновесия в х-направлении (рис. 2.2.а) можно получить 2л/3 Сг = 4=(п+./з"П2) (2.1) /3
Вышеприведенные соотношения позволяют оценить усилия в элементах купола, если известны мембранные силы на единицу длины соответствующей эквивалентной оболочки. Тем же самым способом можно получить выражения для прямоугольно-треугольной сети, показанной в рис. 2.2.г. Сх = Т\1у-Т\21х, Су Н.-ТЩ, (2.2)
Эти выражения могут использоваться непосредственно для вычисления усилий в элементах исходного купола - перемещения же требуют дополнительных вычислений. Если все элементы имеют одинаковую длину / и одинаковую площадь А, а также выполнены из материала с модулем упругости Е, то исходная сетка может быть заменена эквивалентной пластиной (или оболочкой) с коэффициентом Пуассона ji =0,3 и жесткостью E0h = 2ЕА/чЗ I
Зная эти соотношения, можно найти не только осевые силы в элементах, но также и перемещения. Тимошенко СП. и Войновский-Кригер С [50] приводят для сферической оболочки, загруженной равномерно распределенной нагрузкой q, следующие выражения для тангенциального v и радиального ф компонентов перемещения:
Определение первоначальной приближенной надежности куполов
Для сравнительной оценки надежности по предлагаемой ниже методике были рассчитаны двухпоясные сетчатые купола, характеристика которых дана в во 2-ой главе.
Вначале был выполнен статический расчет куполов с использованием программы расчета конструкций SAP2000, при этом каждый сетчатый купол был рассчитан на три сочетания нагрузок. После выполнения статического расчета были подобраны поперечные сечения элементов внешнего и внутреннего поясов и решеток для каждого из типов куполов. Купола вдоль меридиана были разделены на три кольцевые зоны, в каждой зоне по максимальным усилиям были подобраны сечения, которые были унифицированы для всех однотипных стержневых элементов в этой зоне. Типоразмеры сечений для каждого из рассматриваемых куполов представлены в таблице 3.1.
Из каждой зоны для анализа были выбраны только те фрагменты купола (узловые сопряжения), усилия в стержнях которых были определяющими при подборе сечений элементов для зоны.
При определении первоначальной надежности двухпоясных куполов были использованы понятия о параллельно-последовательном соединении элементов в их узловых сопряжениях [1,3,5,9,20,35,36,49,52,55,65, 80,81,86,90,97,100,106].
Последовательным соединением называется такое, при котором отказ хотя бы одного из элементов приводит к отказу всего соединения в целом. Классическим примером технической системы с последовательным соединением является любая статически определимая конструкция, где отказ одного из элементов всегда ведет к отказу всей конструкции. Разрушение (отказ) такой системы определяется разрушением наиболее слабого элемента. К определению такого элемента и соответствующей ему минимальной прочности из п случайных величин и сводится задача прочности, реализующейся в статистических совокупностях.
Параллельным соединением называется такое, для которого необходимым и достаточным условием отказа является отказ всех элементов. Параллельную систему рассматривают так же, как частный вид структурно резервированной системы, все элементы которой включены постоянно, и система работает до тех пор, пока работоспособным остается хотя бы один элемент (подсистема). В этих и подобных случаях систем с нагруженным резервом отказ одного элемента не приводит к отказу всей системы, хотя и сопровождается спадом функционирования — снижением качества и эффективности работы системы.
Параллельно-последовательным соединением будем называть параллельное соединение нескольких подсистем последовательно соединенных элементов. В этом случае вначале объединяются последовательно соединенные элементы подсистем, а затем рассматриваются параллельно соединенные эквивалентные элементы.
Последовательно-параллельным соединением называют последовательное соединение нескольких подсистем параллельно соединенных элементов. Для вычисления надежности такой системы вначале объединяют параллельно соединенные элементы подсистемы, а затем рассматривают последовательное соединение эквивалентных элементов.
Чтобы определить вероятность разрушения фрагмента сетчатого купола, необходимо представить элементы, сходящиеся в узле фрагмента, в виде параллельно-последовательного соединения, при этом одной из определяющих цепей параллельного соединения является последовательная цепь из трех элементов с наименьшей вероятностью разрушения. Эти три элемента при вычленении из системы должны образовывать геометрическую неизменяемость узлового сопряжения. Все остальные элементы должны представлять в параллельно-последовательном соединении параллельные цепи. Ограничением для всей задачи является невыход всех элементов за границы своего предельного состояния, в противном случае постановка задачи должна быть изменена.
Для того чтобы определить вероятность разрушения всего фрагмента (узлового сопряжения), необходимо найти вероятность отказа каждой параллельной цепи, а затем получим вероятность разрушения фрагмента по формуле
Расчет на надежность отдельных стержней фрагментов выполнялся с использованием метода линеаризации. Его также можно выполнить с использованием метода статистического моделирования, который здесь не рассматривался. В таблицах.3.2-3.7 показана вероятность отказа стержневых элементов во фрагментах шести типов сетчатых куполов от усилий сжатия и растяжения.
Как указано выше, каждый рассчитываемый купол был разделен на три зоны, и в каждой зоне были назначены свои сечения отдельно для верхнего, нижнего поясов и отдельно для решетки. Для того чтобы приближенно рассчитать вероятность разрушения или вероятность безотказной работы всего купола, необходимо узнать вероятность разрушения (или безотказной работы) определяющих узловых сопряжений каждой зоны (иначе «горячих» точек купола), а также их общее число (из предположения их равнонадежности) в кольцевой зоне. Считая при этих условиях вероятности разрушения всех остальных узловых фрагментов пренебрежимо малыми (поскольку они являются недогруженными) по сравнению с определяющими фрагментами, ограничимся только последними.
Пусть rrij количество различных определяющих («горячих») сопряжений в /-ой зоне, а Гд - общее число одинаковых у -х определяющих сопряжений в /-ой зоне. Тогда приближенная вероятность первоначальной безотказной работы (надежность) всего купола выразится следующим соотношением
С использованием этой методики были получены количественные величины надежности для шести типов куполов (табл. 3.8). Как видно из результатов, наибольшей надежностью обладают двухпоясные купола с треугольными сетками, с пятиугольными сетками, с разными сетками и купол Швеллера. Это связано, в первую очередь, с тем, что большинство стержневых элементов таких куполов в силу унификации сечений недогружены, в отличие от двух типов куполов с шестиугольными сетками, в которых количество недогруженных стержней меньше.
Определение трудоемкости изготовления и монтажа конструкций
Определяя по формулам величину Ти и Тм вариантов и сравнивая их, выбирают экономичный вариант по затратам труда.
Если разделить трудоемкости Ти и Тм на массу G, то по.ігучим удельные трудоемкости в чел.-ч на 1 т конструкций: {« = -У-; (4.6) и Т- (4-7) Отметим, что удельные трудоемкости не могут быть критериями оценки вариантов.
Критерии затрат труда должны отражать и изменение трудоемкости при применении сталей повышенной и высокой прочности. Трудозатраты изменяются из-за трех факторов: пониженных скоростей технологических операций при обработке более прочного материала (коэффициент /); изменения объемов работы в одной тонне (коэффициент к2)\ изменения конструктивной формы (коэффициент кз). Указанные коэффициенты выражены формулами: при изготовлении: k2={G/Gj. (4.9) при монтаже: K={R?JR ) МО) К={вШ,У, (4.11) где G„, G — масса соответственно предлагаемого и базового вариантов; Ъ, d, q,v-— параметры; Rym Ry — расчетные сопротивления сталей, кН/см2. Что касается коэффициентов Kj и К$м, то они исследованы для ферм при замене уголков на круглые трубы и равны 0,85.
При использовании этих коэффициентов формулы трудозатрат для конструкций из высокопрочных сталей: при изготовлении Тт =Г„ , 2 k, GJG=TU (Куп /КуУ (G„ mf \; (4.12) при монтаже Г„ =Тмкы к2м к3м G, IG =ТМ {lly„ /Ry)«(GJGfb)K,M. (4.13) Для стержневых элементов куполов возьмем Аи = 23; Ъ = 0,41; А„ =21,5; d = 0,68; q = 0,35 и v = 0,13.Сравнение вариантов позволяет выбрать экономичный вариант по трудозатратам и с учетом прочности стали [10,26].
Приведенные затраты учитывают стоимость конструкции и дополнительные инвестиции (капитальные вложения) на осуществление варианта конструкции. В этом критерии отражены все затраты, выраженные в стоимостной форме.
Структура затрат на металлические конструкции рассмотрена выше. Она сложна из-за большого числа учитываемых затрат. Для вариантного проектирования без ущерба достоверности формула стоимости конструкции «в деле» может быть принята выражением: Qa = Gk, +t» Ч, 7,15+12,05) +ст +tm ат 3,52 К з (4.i4) где tu, tM — удельные трудоемкости изготовления и монтажа, определяемые соответственно по формулам (4.5) и (4.6); аи, ам — тарифы средних разрядов работы при изготовлении и монтаже; см -— стоимость транспортирования одной тонны конструкций до монтажной площадки; с!Ш — стоимость проката для одной тонны конструкций; Кп, К1Ш, Кпм — коэффициенты, учитывающие соответственно прибыль завода металлоконструкций, накладные расходы и прибыль монтажной организации.
Если для осуществления вариантов требуется изменить технологию производства проката, а в строительстве — технологию изготовления и монтажа конструкций, то следует учитывать дополнительные инвестиции, которые должны окупаться. В этом случае для каждого варианта вычисляют приведенные затраты по формуле tf=„fc+ 0 + C,, (4.15) 125 где Ен — нормативный коэффициент эффективности; Км — инвестиции в металлургию, которые можно принять равными для каждой тонны конструкций 2,5 от цены набора проката (с„.„); Кс — то же, в строительную базу, которые принимают из расчета на каждую тонну смонтированных конструкций.
Формулы (4.3), (4.4), (4.5), (4.15) выражают суть критериев затрат металла, труда при изготовлении, труда при монтаже и приведенных затрат. Все они являются размерными величинами. Сравнением вариантов по указанным критериям выбирают из них наиболее экономичный.
Затраты применяемых марок сталей зависят от вида и размеров двухпоясных сетчатых куполов, нагрузок на них, расчетных сопротивлений стали, форм сечений профилей и др. При проектировании куполов составляют техническую спецификацию на сталь с указанием затрат металла по профилям и смету на возведение объекта с указанием массы и стоимости конструкций.
Один из основных источников уменьшения веса сетчатых куполов — применение стали повышенной прочности. В эту группу входят низколегированная и малоуглеродистая стали. В настоящее время накоплен значительный опыт применения низколегированной стали, а вопросы производства и применения термически обработанной стали для строительных конструкций только разрабатываются.
