Выбор типа балочной клетки и шага балок

⇐ ПредыдущаяСтр 2 из 15Следующая ⇒

Балочная клетка – это система несущих балок, опирающаяся на опоры и применяемая при проектировании балочного перекрытия, рабочей площадки цеха, проезжей части моста или другой аналогичной конструкции.

Наиболее экономичный вариант компоновки балочной клетки определяется путем сравнения нескольких конструктивных решений, при проектировании которых можно изменять тип балочной клетки и шаг балок. Для упрощения сравнения вариантов рассматривается только одна средняя балочная клетка, опирающаяся на колонны.

В балочной клетке нормального типа (рис. 1) нагрузка с настила передается на балки настила, опирающиеся на главные балки. Балки настила обычно принимают из прокатного профиля.

Рис.1. Схема балочной клетки нормального типа

В балочной клетке усложненного типа (рис. 2) вводятся дополнительно второстепенные балки, располагаемые под балками настила и опирающиеся на главные балки. Для уменьшения трудоемкости изготовления балочной клетки балки настила и второстепенные балки принимают из прокатного профиля.

Рис.2. Схема балочной клетки усложненного типа

Расстояние между балками настила (шаг балок настила) l определяется несущей способностью настила и обычно составляет

0,6–1,6 м при стальном настиле и 2–3,5 м при железобетонном настиле. Шаг балок настила принимают:

· кратно пролету главных балок, при этом возможно назначать расстояние от крайних балок настила до разбивочных осей меньше шага балок;

· кратно 50 мм;

· с таким расчетом, чтобы балка настила не опиралась на середину главной балки, т.е. количество промежутков между балками настила должно быть нечетным.

Опирание балок настила на середину главной балки увеличит изгибающий момент в середине пролета, а установка ребра жесткости в зоне монтажного стыка отправочных марок главной балки невозможна.

В качестве настила, укладываемого на балки, применяют стальные листы из рифленой или гладкой стали, щитовой настил из несущего стального листа, подкрепленного снизу продольными и поперечными ребрами, железобетонный настил из сборного или монолитного железобетона, деревянный дощатый настил.

Простейшая конструкция несущего настила состоит из стальных листов, уложенных на балки настила и приваренных к ним. Наиболее выгодное решение по расходу материалов получается при минимальной толщине настила, поэтому в качестве материала для него рекомендуется использовать листы толщиной t_n=6–8 мм при нагрузке q≤10 кН/м²; t_n=8–10 мм при нагрузке на настил 11<q≤20 кН/м²; t_n=10–12 мм при нагрузке на настил 21<q≤30 кН/м²; t_n=12–14 мм при нагрузке на настил q>30 кН/м².

Исходя из требования жесткости настила должно выполняться условие

(1)

где l_n – пролет настила, равный шагу балок настила l, м;

t_n– толщина настила, м;

n_о= =150 – отношение пролета настила к его предельному прогибу;

q_n – нормативная временная нагрузка на настил, кН/см²;

; (2)

ʋ - коэффициент Пуассона, для стали ʋ=0,3;

Е – модуль упругости стали, принимаемый равным Е=2,06х10⁴ кН/см².

После проверки условия жесткости настила для принятого шага балок настила подбирают сечение балок настила прокатного типа.

Расчет балок настила

В зависимости от назначения и условий эксплуатации конструкций расчет изгибаемых элементов (балок) следует выполнять без учета или с учетом пластических деформаций в соответствии с подразделением элементов на три класса согласно 4.2.7 и 8.1 СП 16.13330.2011 «Стальные конструкции»: «4.2.7. Элементы конструкций, рассматриваемые в настоящих нормах, подразделяются на три класса в зависимости от напряженно-деформированного состояния (НДС) расчетного сечения:

1-й класс – НДС, при котором напряжения по всей площади сечения не превышают расчетного сопротивления стали (упругое состояние сечения);

2-й класс – НДС, при котором в одной части сечения , а в другой (упругопластическое состояние сечения);

3-й класс – НДС, при котором по всей площади сечения (пластическое состояние сечения, условный пластический шарнир).

Балки 1-го класса следует применять для всех видов нагрузок и рассчитывать в пределах упругих деформаций; балки 2-го и 3-го классов следует применять для статических нагрузок и рассчитывать с учетом развития пластических деформаций» [2].

В балках настила, проектируемых из прокатного двутаврового профиля, возможно развитие пластических деформаций. Балки настила рассчитываем как разрезные однопролетные балки 2-го класса, работающие под действием равномерно распределенной нагрузки.

Расчетный пролет балок настила в балочной клетке нормального типа равен расстоянию между осями балочной клетки в поперечном направлении.

Рис. 3. Определение грузовой площади балок настила

Погонная нормативная равномерно распределенная нагрузка на единицу длины балки настила (рис. 3) определяется по соответствующей формуле:

(3)

где × – постоянная нормативная нагрузка от веса настила, кН/м²;

– временная нормативная равномерно распределенная нагрузка на настил, кН/м² (по заданию);

t_n– толщина настила, м;

ρ– удельный вес стали, ρ=7850 кгс/м³=78,5кН/ м³;

l – шаг балок настила, м.

Погонная расчетная равномерно распределенная нагрузка на единицу длины балки настила определяется по следующей формуле:

(4)

где × – постоянная нормативная нагрузка от веса настила, кН/м²;

– временная нормативная равномерно распределенная нагрузка на настил, кН/м² (по заданию);

t_n – толщина настила, м;

ρ– удельный вес стали, ρ=7850 кгс/м³=78,5кН/ м³;

l – шаг балок настила, м;

γ^g_f – коэффициент надежности по нагрузке для металлических конструкций в соответствии с табл. 7.1 СП 20.13330.2011 «Нагрузки и воздействия» или по табл. 1 прил. Б;

γ^p_f - коэффициент надежности по нагрузке для временных равномерно распределенных нагрузок в соответствии с п.8.2.2 СП 20.13330.2011 «Нагрузки и воздействия» или по табл. 2 прил. Б.

Максимальный изгибающий момент в балке настила равен, кН*м,

(5)

где q – погонная расчетная равномерно распределенная нагрузка на единицу длины балки настила, кН/м;

l =В – расчетный пролет балок настила, равный расстоянию между осями балочной клетки в поперечном направлении, м.

Требуемый момент сопротивления балки настила определяется по формуле

(6)

где M_max – максимальный изгибающий момент в балке настила, кН*cм;

c_x = 1,1 – коэффициент, учитывающий развитие пластических деформаций;

R_y – расчетное сопротивление стали балок проката, принимаемое по табл. В.5 СП 16.13330.2011 «Стальные конструкции» или по табл. 3 прил. Б, кН/см²;

γ_с – коэффициент условий работы элементов конструкций и соединений, приведенный в табл. 1 СП 16.13330.2011 «Стальные конструкции» или в табл. 4 прил. Б.

По полученному значению требуемого момента сопротивления балки при соблюдении условия W_x > W_xn подбирается прокатная балка двутаврового сечения с уклоном внутренних граней полок по ГОСТ 8239-89 или с параллельными гранями полок по ГОСТ 26020-83 по табл. 1 или 2 сортамента, приведенным в прил. В.

Для принятого сечения выполняют проверку:

а) по 1-му предельному состоянию на прочность по формуле, кН/см²

(7)

где W_x – момент сопротивления принятого сечения двутавра, см³.

б) по 2-му предельному состоянию по деформациям.

Относительный прогиб балки настила не должен превышать нормативного

(8)

Для однопролетной балки настила, нагруженной равномерно распределенной нагрузкой, проверку прогиба следует проводить по соответствующей формуле:

(9)

где q_n– погонная нормативная равномерно распределенная нагрузка на единицу длины балки настила, кН/см;

l =В – расчетный пролет балок настила, равный расстоянию между осями балочной клетки в поперечном направлении, см;

Е– модуль упругости стали, принимаемый равным Е=2,06х10⁴ кН/см²;

I_x – осевой момент инерции принятого сечения балка настила, см⁴;

– предельно допустимый прогиб конструкции, принимаемый в соответствии с требованиями главы 15 и прил. Е СП 20.13330.2012 «Нагрузки и воздействия» или по табл. 5 прил. Б.

Если условие (9) не выполняется, то следует увеличить сечение балки.

Для выбора варианта балочной клетки изменяют толщину настила, шаг балок или тип балочной клетки. Для более качественного выбора варианта балочной клетки необходимо рассчитать два варианта балочной клетки нормального типа и один - для балочной клетки усложненного типа.

Дата добавления: 2018-06-27; просмотров: 1106; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 123 4 5 6 7 8 9 10 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!