4.5. Выбор оптимального варианта балочной клетки
Необходимо сравнить два варианта балочных клеток. Сравнение производится по расходу материала, а также по количеству балок, определяющему трудоемкость монтажа и стоимость их перевозки. результаты которого заносятся в табл. 4.5. В качестве определяющего показателя при выборе оптимального варианта принимается расход стали (кг/м2). В том случае, если расход стали по вариантам отличается менее чем на 5 %, в качестве оптимального варианта принимается вариант с меньшим количеством монтажных элементов. Выявленный на основании сравнения оптимальный вариант принимается к дальнейшей разработке.
Анализируя показатели, представленные в табл. 4.5, можно сделать следующие выводы:
– для балочных клеток с применением стального настила (1-й и 2-й варианты) первый вариант предпочтительнее второго по расходу стали на 1 м2рабочей площадки и по количеству монтажных единиц.
– для балочных клеток с применением железобетонного настила (3-й и
4-й варианты) третий вариант несколько уступает четвертому по расходу железобетона на настил, но значительно выгоднее по расходу стали на 1 м2рабочей площадки и по количеству монтажных единиц.
Таблица 4.5
Сравнение вариантов балочной клетки (расход на 1 м2 рабочей площадки)
|
Наименование элемента |
Расход железобетона, м3/м2 |
Расход стали, кг/м2 |
Количество балок, шт. |
Расход железо- бетона, м3/м2 |
Расход стали, кг/м2 |
Количество балок, шт. |
|
|
Настил стальной | |||||
|
1-й вариант |
2-й вариант | |||||
|
Настил |
– |
62,8 |
– |
– |
62,8 |
– |
|
Балки настила |
– |
26 |
62 |
– |
11,4 |
132 |
|
Вспомогательные балки |
– |
– |
– |
– |
19 |
26 |
|
Суммарный расход стали |
– |
88,5 |
– |
– |
93,2 |
– |
|
|
Настил железобетонный | |||||
|
3-й вариант |
4-й вариант | |||||
|
Настил |
0,12 |
– |
– |
0,1 |
– |
– |
|
Балки настила |
– |
19 |
26 |
– |
15,75 |
56 |
|
Вспомогательные балки |
– |
– |
– |
– |
17,44 |
18 |
|
Суммарный расход материалов |
0,12 |
19 |
– |
0,1 |
33,19 |
– |
Принимаем третий вариант балочной клетки:
тип – нормальный;
настил – железобетонный толщиной tн= 12 см;
балки настила – стальные прокатные с шагом а1 = 3 м.
Прежде, чем приступить к дальнейшему проектированию элементов балочной площадки, необходимо принятый вариант согласовать с руководителем курсового проектирования.
5. Расчет главной балки
Применяют сечение главной балки двутавровое симметричное, сваренное из трех металлопрокатных листов, так как прокатные балки из-за ограниченности размеров профиля не могут удовлетворить требования по несущей способности и жесткости (большие пролеты и значительные нагрузки на балку).
5.1. Определение усилий
Расчетная схема однопролетной балки с шарнирным опиранием на колонны представлена на рис. 5.1.
Пролет главной балки l равен наибольшему расстоянию между колоннами L.Расстояние между главными балкамиbравно шагу колонн В.
Рис. 5.1.Расчетная схема главной балки
При частом расположении балок настила (а1= 3 м) < (l/5 = 18/5 = 3,6 м) сосредоточенную нагрузку, передаваемую на главную балку от балок настила, заменяют равномерно распределенной нагрузкой, собираемой с соответствующей грузовой площади, так как ломаная эпюра изгибающего момента от сосредоточенных сил близка к кривой (см. рис. 4.10).
Нормативная нагрузка
Расчетная нагрузка
Расчетный изгибающий момент в середине пролета
Нормативный изгибающий момент
Mn,max = αqnl2/8 = 1,04 · 94,44 · 182 / 8 = 3977,81 кН∙м.
Расчетная поперечная сила в опорном сечении
где = 1,04 – коэффициент, учитывающий собственный вес главной балки (предварительно принимается= 1,02 – 1,05).