Выбор схемы балочной клетки

 

Конструкция, состоящая из системы пересекающихся балок, называется балочной клеткой. На балочную клетку укладывают настил в виде металлического листа, железобетонных плит и др. балочная клетка состоит из главных балок, перекрывающих большой пролет, и вспомогательных балок. Главные балки опираются на опоры, а вспомогательные – на главные.

Выбираем тип балочной клетки с поэтажным расположением вспомогательных балок.

 

Расчет несущего настила, балок настила и подбор сечения балок настила

 

Плоский настил из металлического листа располагают на полках балок и обычно приваривают его к ним. Толщина настила назначается чаще всего в зависимости от допустимого прогиба:

,

где  - относительный прогиб настила;

 - нормативная полезная равномерно распределенная нагрузка;

 - цилиндрическая жесткость пластинки, определяют по формуле:

,

где     – коэффициент Пуассона;

 - модуль упругости при цилиндрическом изгибе пластинки, когда невозможна поперечная деформация.

Расчет по жесткости проводим от действия нормативных нагрузок, расчет по прочности на действие расчетных нагрузок.

Задаемся шагом балок настила: 1м и 1,25м.

Принимаем td = 8 мм.

Определяем расход стали от настила 1 м2, толщиной 8 мм – весит 66,6 кг.

 

Расчет балок настила

 

Пролет балки настила l = 5 м; нормативная нагрузка; материал балки - сталь С235 (ГОСТ 27772-88) с расчетным сопротивлением по пределу текучести  (для толщины листа t = 4…20 мм).

Нормативную погонную нагрузку на балку настила определяем по формуле:

,

где     - вес настила;

 - шаг балок настила.

Расчетная нагрузка на балку:

,

где    γfр = 1,2; γgf = 1,05– коэффициенты надежности по нагрузке.

Расчетный изгибающий момент определяется по формуле:

Из условия прочности для пластической стадии деформаций

выражаем требуемый момент сопротивления балки Wтр:

,

где    γс = 1 – коэффициент условий работы[1];

С1 = 1,12.

Принимаем двутавр №22: Wx=232см3 ; Jx=2550 см4 ; Вес = 24 кг/м

Проверяем прогиб настила по формуле:

,

где Jx = 2550 см4 – момент инерции сечения.

Предельный прогиб установленный для балок настила:

 -

удовлетворяет требованиям СНиП, следовательно жесткость настила обеспечена.

Определяем расход стали для первого варианта:

Определяем толщину настила при шаге балок настила l = 125 см.

Принимаем td = 10 мм.

Определяем расход стали от настила 1 м2, толщиной 10 мм – весит 83 кг.

Нормативная погонная нагрузка на балку настила:

,

где     - вес настила;

Расчетная нагрузка на балку:

Расчетный изгибающий момент:

Требуемый момент сопротивления балки Wтр:

Принимаем двутавр №24: Wx= 289см3 ; Jx=3460 см4 ; Вес = 27,3 кг/м

Проверяем прогиб настила:

 -

удовлетворяет требованиям СНиП2.01.07-85*, следовательно жесткость настила обеспечена.

Определяем расход стали для второго варианта:

Исходя из экономических условий, целесообразно принять первый вариант.

 

Проектирование составной сварной балки (главной балки)

 

Исходные данные:

;

;

l = 15 м

a = 1,0 м

С245

Определяем нормативную нагрузку:

Определяем расчетную погонную нагрузку:

Расчетный изгибающий момент в середине пролета определяем по формуле:

Поперечную силу на опоре находим по формуле:

Требуемый момент сопротивления балки Wтр выражаем из условия прочности:

Расчет производим в упругой стали, так как учет развития ограниченных пластических деформаций для оптимально подобранного сечения малоэффективен.

Определяем высоту балки

По имперической формуле определяем предварительную толщину стенки балки:

где h – предварительная высота балки;

Принимаем предварительную высоту балки:

Принимаем толщину стенки .

Установим высоту главной балки из условия экономичности, характеризующимся наименьшим расходом металла. ............