1.3. Технико-экономические показатели рассмотренных вариантов

Выбор основной схемы компоновки балочной клетки производится на основе сравнения ряда технико-экономических показателей рассматриваемых вариантов. При этом важнейшим показателем является расход металла. Поэтому при выборе варианта балочной площадки предпочтение следует отдать варианту с меньшим расходом стали, а при одинаковом расходе стали – варианту с меньшим числом типоразмеров элементов и числом монтажных единиц.

Расход стали на 1 м² площади балочного перекрытия определяется:

• для вариантов I по формуле:

• для варианта II по формуле:

• для варианта III по формуле:

Вариант	Расход стали, кг		Число балок на ячейку 17 х 6
	на 1 м2	на ячейку 17 х 6	Типоразмеров	Монтажных единиц
I	78,6	5659,2	1	14
II	87,03	6266,16	1	12
III	76,4	5500,8	2	31

В соответствии с табл. 2 для дальнейшего проектирования принимается вариант I балочной площадки.

2. Расчет и конструирование главной балки

Главные балки балочной площадки проектируют преимущественно сварными в виде составных двутавров. Их сечение состоит из трех прокатных листов – вертикального (стенки) и двух горизонтальных (полок) с соединением элементов на сварке поясными швами.

Для экономии стали в главных балках составного сечения СНиП II-23-81* допускает использование упругопластической работы материала (см. п. 5.18 [3]), если эти балки выполнены из стали с пределом текучести до 530 МПа, несущих статическую нагрузку при касательных напряжениях   0,9R_s (кроме опорных сечений). Однако в составных балках из-за большой гибкости стенки (_w = h_w / t_w - значительно больше, чем в прокатных балках) эффективность увеличения несущей способности балки от использования упругопластической работы материала стенки балки незначительная, так как требуются дополнительные конструктивные мероприятия по обеспечению устойчивости стенки. Поэтому в пособии рассмотрен пример расчета составной сварной балки, работающей в упругих деформациях.

1. Расчетная схема. Расчетные нагрузки и усилия

Расчетная схема главной балки устанавливается в соответствии с выбранным типом балочной клетки. Нагрузка на главную балку передается через балки настила или вспомогательные балки в виде сосредоточенных сил. При передаче нагрузки на главную балку через 5 и более балок настила или вспомогательных балок можно считать нагрузку равномерно распределенной.

Нормативные и расчетные значения интенсивности равномерно распределенной нагрузки на главную среднюю балку q_n, q, кН, (рис. 3) определяются по формулам:

q_n = (m  g + _n)B;

q = (m g  _f + _n  _f)B.

Здесь m – расход стали на 1 м² площади балочного перекрытия (см. табл. 2).

Рис. 3. К определению нагрузок на главную балку

Погонная нагрузка с учетом собственного веса главной балки – 2 %:

нормативная нагрузка, кН/м:

q_n = k(mg + _n)B = 1,02  (78,6  9,81 + 10⁴)  6 =

= 65918,9 Н/м = 66 кН/м;

расчетная нагрузка, кН/м:

q = k (m g  _f + _n  _f)  B =

= 1,02  (78,6  9,81  1,05 + 10⁴  1,2)  6 = 78394,87 Н/м = 78,4 кН/м.

Максимальные значения расчетных усилий (рис. 4):

изгибающий момент в середине пролета:

поперечная сила на опоре:

Рис. 4. Усилия в главной балке

Вычисляется требуемый момент сопротивления поперечного сечения в предположении работы материала в упругой стадии. Расчетное сопротивление стали С285 R_y = 260 МПа для проката толщиной до 20 мм (см. табл. 51^* [3]), коэффициент условия работы конструкции _с = 1 (см. табл. 6^* [3]);

.

Минимальная высота (по жесткости) балки: