4. Расчет и конструирование элементов балочной клетки

Исходные данные приняты по заданию (см. приложение 1).

При проектировании конструкции балочного покрытия рабочей площадки цеха выбирают систему несущих балок, называемую балочной клеткой.

В рабочих площадках применяют три типа балочных клеток: упрощенный, нормальный и усложненный (рис. 4.1).

Рис. 4.1. Типы балочных клеток:

а– упрощенный;б– нормальный;в– усложненный

В упрощенной балочной клетке нагрузки передаются через настил на балки настила, опирающиеся на стены или другие несущие конструкции. Нормальный тип включает главные балки и опирающиеся на них балки настила, непосредственно поддерживающие настил. В усложненном типе добавляются вспомогательные балки, укладываемые на главные, на них опираются балки настила и настил. Для уменьшения трудоемкости изготовления балочной клетки, балки настила и вспомогательные балки обычно принимают прокатные. В качестве настила используются стальные листы или железобетонные плиты.

Тип балочной клетки устанавливается в зависимости от значения технологических нагрузок, расстояний между колоннами (пролета и шага) и обосновывается технико-экономическими расчетами.

В курсовой работе необходимо рассмотреть два варианта компоновки балочной клетки – нормальный и усложненный. Параметрами оптимизации являются шаг балок настила в первом варианте, шаг балок настила и вспомогательных балок во втором варианте. Для выбора оптимального варианта необходимо подобрать сечение балок, определить их количество и суммарный расход стали по каждому варианту. К разработке принимается наиболее экономичный вариант по расходу материалов и трудоемкости монтажа, определяемой количеством монтажных единиц.

Пространственная неизменяемость и жесткость рабочей площадки обеспечиваются связями между колоннами в продольном и поперечном направлениях, связями между балками, распорками.

Нагрузка на элементы балочной клетки собирается с соответствующей грузовой площади (рис. 4.2).

Согласно заданию конструкции возводятся в климатическом районе cрасчетной температуройt= –40^оС. Для конструкций, работающих при статической нагрузке, по СП 16.13330.2011 [4] согласно табл. 2.1 принята сталь:

– для элементов настила перекрытий, относящегося к третьей группе, –С235 с расчетным сопротивлением R_y= 23 кН/см²;

– для несущих элементов (прокатные балки настила и вспомогательные балки) при отсутствии сварных соединений, относящихся к третьей группе, –С245 с расчетным сопротивлением R_y= 24 кН/см²при толщине прокатной стали до 20 мм;

– для составных сварных балок и их элементов, относящихся ко второй группе, – С255 с расчетным сопротивлением R_y= 24 кН/см²для проката толщиной до 20 мм,R_y= 23 кН/см²– свыше 20 мм до 40 мм;

– для сварных колонн и их элементов, относящихся к третьей группе, –С245 с расчетным сопротивлением R_y= 24 кН/см²для проката толщиной до 20 мм,R_y= 23 кН/см²– свыше 20 мм до 30 мм.

Расчетное сопротивление стали срезу R_s= 0,58R_y.

Рис. 4.2.Схема балочной клетки

Вертикальные предельные прогибы f_uэлементов балочной клетки от постоянных и временных нагрузок, допустимые по условиям нормальной эксплуатации, регламентируются нормами в зависимости от назначения балок. Для балок и настилов при пролетеlпредельные прогибы приведены в табл. 4.1.

Таблица 4.1