Балочная клетка

Балкой называется конструкция, работающая на изгиб и имеющая при вертикальной нагрузке только вертикальные составляющие опорных реакций. Балки широко применяют в покрытиях и междуэтажных перекрытиях зданий, рабочих площадках промышленных цехов, в мостах, эстакадах и так далее.По статической схеме балки разделяются на разрезные, неразрезные и консольные. Чаще применяют разрезные балки как наиболее удобные в монтаже. Неразрезную балку используют при больших пролетах, когда каждый процент экономии металла составляет значительную сумму. Расход материала снижается потому, что в неразрезной балке максимальные моменты меньше, чем в разрезной. Кроме того, изгибающие моменты по длине неразрезной балки распределены равномернее.

Р еже применяются консольные балки, хотя они несколько экономнее по расходу металла, чем разрезные балки. Основной недостаток - большие прогибы концов консолей.

Комплекс несущих балок и опирающегося на них настила называется балочной клеткой.

В зависимости от схемы расположения балок различают 3 типа:

- Упрощенная балочная клетка состоит из одного типа балок, уложенных в одном направлении с определенным расстоянием между ними (шагом). Нагрузка передается через настил на балки и далее на стены или колонны.

- Балочная клетка нормального типа состоит из двух систем балок - главных и второстепенных (балки настила). Главные балки располагаются параллельно длинной стороне перекрытия, второстепенные укладываются перпендикулярно главным и опираются на них. По второстепенным балкам укладывается настил.

- Балочная клетка усложненного типа имеет три системы балок - главные, вспомогательные и второстепенные, которые располагаются следующим образом: главные - параллельно длинной стороне перекрытия, вспомогательные - перпендикулярно главным балкам (опираются на них), второстепенные - параллельно главным балкам и опираются на вспомогательные.

В ыбор балочной клетки зависит от конструкции перекрытия, от наличия технологического оборудования, подвесного потолка, а также от экономических показателей - расхода металла. Выбор типа балочной клетки связан и с вопросом сопряжения балок между собой по высоте:

1. Этажное. Балки, непосредственно поддерживающие настил, укладывают на главные. Это простой и удобный способ сопряжения балок, но он требует большой строительной высоты;

2. Сопряжение в одном уровне. Верхние полки балок настила и главных балок располагаются в одном уровне, а на них опирается настил. Этот способ позволяет увеличить высоту главной балки при заданной строительной высоте перекрытия.

3. Пониженное сопряжение. Применяется в балочных клетках усложненного типа. В качестве расчетной схемы второстепенных и вспомогательных балок принимается разрезная шарнирно опертая балка. Расчетный пролет зависит от перекрываемого пролета и конструктивного решения опорных частей. При опирании балки обоими концами на стальные балки расчетный пролет равен шагу этих балок. Расчет второстепенных балок ведется на погонную равномерно распределенную нагрузку. Для определения погонной нагрузки необходимо выделить грузовую площадь наиболее нагруженной второстепенной балки. Погонная нагрузка на балку определяется с учетом собственного веса балки. При этом на стадии подбора сечения собственный вес балки может быть учтен с помощью коэффициента веса, принимаемого в пределах от 1,02 до 1,03 и увеличивающего либо величину нагрузки, либо величину соответствующего усилия.

Погонная нормативная нагрузка равна:

g_fbn = (v_n + g_sh,n)*a_fb + g_fb,n

Погонная расчетная нагрузка равна:

q_fb,n = (v_n *y_fv+ y_fg*g_sh,n)*a_fb + g_fb,n*y_fg

где v - нормативная временная нагрузка;

gsh,n - нормативная нагрузка от собственной массы настила;

γ_fv и γ_fg - соответственно коэффициенты надежности для временной и постоянной нагрузок, определяемые по СНиП 2.01.07-85;

afb - ширина грузовой площади;

g fb,n - собственный вес 1 п.м балки.

Далее определяются максимальные расчетные значения изгибающего момента и поперечной силы:

M_max = ql²/8; Q_max = ql/2;

Нагрузка на вспомогательную балку передается в виде сосредоточенных сил, каждая из которых для промежуточных балок равна

F_max = 2Q_max;