 |
Расчет балок настила и вспомогательных балок.
|
|
|
|
В качестве балок настила и вспомогательных балок балочной клетки применяются прокатные стальные горячекатаные двутавры по ГОСТу 8239 - 72*, двутавры с параллельными гранями полок по ГОСТу 26020-83 и швеллеры по ГОСТу 8240-93.
Балки настила, как правило, проектируются разрезными однопролетными. Полная нагрузка на балки складывается из временной полезной и постоянной нагрузки от собственного веса металлических конструкций. Нагрузка на балки настила передается через настил в виде равномерно распределенной нагрузки. При этом ширина грузовой площади сбора нагрузки на балки соответствует их шагу (рис. 1).
Расчетный пролет балок настила для нормального варианта равен шагу главных балок 
, а расчетный пролет балок настила для усложненного варианта – шагу вспомогательных балок.
Нагрузка на вспомогательные балки передается через балки настила в виде сосредоточенных сил (рис. 1, в). В целях упрощения расчетов допускаются замену системы сосредоточенных сил эквивалентной по действию равномерно распределенной нагрузкой. Ширина грузовой площади сбора нагрузки на вспомогательные балки соответствует их шагу.
Нормативные и расчетные значения интенсивности равномерно распределенной нагрузки на балки настила соответственно составляют:
qn1 = (m1×g + un)×а, кН/м;
q1 = (m1×g×gf + un×gf)×а, кН/м;
тоже, на вспомогательные балки:
Здесь m1 – масса 1 м2 настила, кг/м2, по таблице 1;
m2 – масса погонного метра балки настила (табл. 1, прилож.);
g = 9,81 м/с2 – ускорение свободного падения;
gf = 1,05 – коэффициент надежности по нагрузке для веса металлоконструкций (табл. 1 [4]);
gf = 1,2 – то же, для временной нагрузки.
Подбор сечения балок настила и вспомогательных балок следует вести как из условия прочности, так и из условия жесткости. При этом подбор сечения из условия прочности следует выполнять с учетом использования упругопластической работы материала (п. 5.18*).
|
|
|
1.3. Технико-экономические показатели рассмотренных вариантов.
Выбор основной схемы компоновки балочной клетки производится на основе сравнения ряда технико-экономических показателей рассматриваемых вариантов. Важнейшим показателем при этом является расход металла. Поэтому при выборе варианта балочной площадки предпочтение следует отдать варианту, с меньшим расходом стали, а при одинаковом расходе стали – варианту с меньшим числом типоразмеров элементов и числом монтажных единиц.
Расход стали на 1 м2 площади балочного перекрытия определяется по формуле:
вариант I и II: 
вариант III: 
Пример (продолжение, начало п. 1.1.).
Погонная равномерно распределенная нагрузка на балку настила для I и III вариантов соответственно составляет:
нормативная:
qn1 = (m1×g + un)×а = (78,5×9,81 + 25×103)×1 = 25770 Н/м» 25,8кН/м =258Н/см;
расчетная:
q1 = (m1×g×gf + un×gf)×а = (78,5×9,81×1,05 + 25×103×1,2)×1 = 30809 Н/м» 30, 8 кН/м.
То же, вариант II:
нормативная:
qn2 = (109,9×9,81 + 25×103)×1,25 = 32596 Н/м» 32,6кН/м = 326 Н/см;
расчетная:
q2 = (109,9×9,81×1,05 + 25×103×1,2)×1,25 = 38915 Н/м» 38,9 кН/м.
Расчетные усилия M и Q в балках настила определяется известными методами строительной механики как для разрезных однопролетных балок.
Вариант I: расчетный пролет l = B = 6 м (рис.1,а):
изгибающий момент в середине пролета:
поперечная сила на опоре:
Вариант II: расчетный пролет l = B = 6м (рис.1, б):
Вариант III:
расчетный пролет l = b = 3 м (рис. 1, в):
В соответствии с п. 5.18* вычисляется требуемый момент сопротивления сечения балок из условия прочности по формуле:
и требуемый момент инерции сечения балки, необходимый для удовлетворения заданного относительного прогиба [f/l] =1/250:
|
|
|
где c1 - коэффициент, учитывающий возможность развития пластических деформаций, с1 = 1,12 - для прокатных балок при изгибе в плоскости стенки,
gс = 1,1 - коэффициент условий работы конструкций, принимаем по табл. 6*,
Ry – расчетное сопротивление стали, табл. 51*.
Вариант I:
По сортаменту горячекатаных двутавровых балок (табл.1, прилож.) с учетом Wxтр = 469 см3 и Ixтр = 8806 см4 для балки настила по варианту I принимаем I 33: h = 330 мм; bf = 140 мм; tf = 11,2 мм; tw = 7 мм; Ix = 9840 см4; Wx =597 см3; m2 = 42,2 кг/м.
Вариант II:
Для балки настила по варианту II принимается I 36: h = 360 мм; bf = 145мм; tf = 12,3 мм; tw = 7,5 мм; Ix = 13380 см4; Wx = 743 см3; m2 = 48,6 кг/м.
Вариант III:
Для балки настила по варианту III принимаем I 18: h = 180 мм; bf = 90 мм; tf = 8,1 мм; tw = 5,1 мм; Ix = 1290 см4; Wx = =143 см3; m2 = 18,4 кг/м.
Погонная равномерно распределенная нагрузка на вспомогательную балку:
нормативная:
расчетная:
Изгибающий момент в середине пролета:
Поперечная сила на опоре::
Требуемый момент сопротивления сечения:
Требуемый момент инерции сечения:
принимается I 50: h = 500 мм; bf = 170 мм; tf = 15,2 мм; tw = 10 мм; Ix = 39727 см4; Wx = 1589 см3; m3 = 78,5 кг/м.
Таблица 2. Технико-экономические показатели.
| Расход стали, кг | Число балок на ячейку 15 х 6 | |||
| Вариант | на 1 м2, m | на ячейку 15 х 6 | Типоразмеров | Монтажных единиц |
| I | 120,7 | |||
| II | 148,78 | |||
| III | 123,1 |
В соответствии с табл. 2 принимается для дальнейшего проектирования вариант I балочной площадки.
|
|
|
