2.1 Компоновка балочной клетки
Рассмотрим два варианта компоновки балочной клетки (нормального и усложненного типа) со стальным настилом.
2.1.1 Пример 1. Первый вариант. Нормальный тип балочной клетки.
В зависимости от
заданной нагрузки
= 24 кН/м2
и относительного прогиба [f/l]
= 1/ n0
= 1/150 определяем наибольшее отношение
пролета настила к его толщине lн/tн:
, (2.1)
где n0 = lн/f = 150 – норма прогиба;
кН/м2,
где ν = 0,3 – коэффициент Пуассона.
Задаемся расстоянием между балками настила lн = 1000 м, тогда толщина настила, определяемая по формуле (2.1) будет:
мм
Окончательно принимаем tн = 10 мм, поскольку пролет настила меньше шага балок настила на ширину полки балки.
Рисунок 2 – Схема балочной клетки (нормальный вариант)
Схема расстановки балок настила показана на рисунке 2, а сопряжение балок – на рисунке 1а или 1б.
2.1.2. Пример 2. Второй вариант. Усложненный тип балочной клетки.
Принимаем шаг вспомогательных балок, а значит и пролет балок настила aвб = lбн = 3,2 м. Задаемся расстоянием между балками настила lн = 1000 м, тогда толщина настила, определяемая по формуле (2.1) будет:
мм
Окончательно принимаем tн = 10 мм, поскольку пролет настила меньше шага балок настила на ширину полки балки.
Рисунок 3 – Схема балочной клетки (усложненный вариант)
Схема компоновки второго варианта показана на рисунке 3. Схема сопряжения балок может быть принята по рисунку 1в.
2.2 Расчет вспомогательных балок и балок настила
После компоновки вариантов выполняется расчет балок по каждому из вариантов в такой последовательности:
– определение нормативных нагрузок;
– определение расчетных нагрузок с учетом коэффициентов надежности по нагрузке: для временной нагрузки γf, p = 1,2; для собственного веса стальных конструкций γf, g = 1,05. Собственный вес балок настила и вспомогательных может быть принят в размере 1-2% от нагрузки на них;
– расчет балок настила и вспомогательных на прочность и проверка их прогибов по формулам:
; 
.
Предельный
относительный прогиб для балок настила
и вспомогательных принимается
.
2.2.1 Пример 2. Расчет балок
Расчетные формулы и результаты расчетов представлены в таблице 1, условные обозначения – в приложении А.
После расчета балок варианты сравниваются по расходу стали, как показано в таблице 1.
В рассмотренном примере более экономичным по расходу стали является второй вариант. При выборе окончательного варианта следует принимать во внимание также возможную высоту главной балки, зависящую от строительной высоты перекрытия, трудоемкость монтажа, зависящую от количества элементов, сложность узлов сопряжения балок настила с главной балкой и другие факторы.
Окончательно принимаем первый вариант компоновки, так как по расходу стали, он лишь на 4% уступает второму, но проще и менее трудоемок. Кроме того, первый вариант дает большую свободу при выборе главной балки.
Таблица 1 – Расчет балок настила и сравнение вариантов
Расчетные величины и формулы |
Результаты расчета |
|||
Вариант 1 |
Вариант 2 |
|||
Балка настила |
Вспомогательная балка |
|||
Толщина настила, см |
1,0 |
1,0 |
||
Нормативная нагрузка от веса настила gn, кН/м2 |
1·1·0,01·78,5 = 0,78 |
|
||
кН/м |
1,02(0,78+24)1 = 25,3 |
1,02(0,78+24)1 = 25,3 |
1,02(0,78+24)3,2 = 80,88 |
|
кН·м |
1,02(0,78·1,05+24·1,2)1= =30,2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Сечение |
I №30 |
I №20 |
I №50 |
|
Wx, см3 |
472 |
184 |
1589 |
|
Ix, см4 |
7080 |
1840 |
39727 |
|
Масса 1 п.м, кг/м |
36,5 |
21 |
78,5 |
|
|
|
|
|
|
Расход стали, кг/м2 |
78,5+36,5/1 = 115,0 |
|
||
,
,
,
кН·м
,
см3
