2. Компоновка и выбор оптимальных значений шага балок настила (пролета настила) и пролета балок настила.

3.2.1. Оптимальный шаг балок настила (см. [11;12]) (пролет настила) находится по формуле:

(3.1)

где соответственно стоимость единиц веса балок и настила;

пролеты балки настила и настила;

(3.2)

если q<или(3.2)^/

если

Здесь полезная нормативная нагрузка, кН/м;

ширина полосы, на которую принято действие нагрузки (обычноb=1м);

допустимый прогиб,(см. табл.3) [7];

плотность стали,

(3.3)

Здесь

Формула (3.1) при приводится к виду:

(при<) (3.4)

(при) (3.4)^/

где ив м,

в кН/м².

Таким образом, оптимальный пролет настила существенно зависит от нормы прогиба и в меньшей степени – от нагрузки и пролета балок настила.

3.2.2.Оптимальный шаг второстепенных балок (пролет балок настила при усложненной балочной клетке) определяется по формуле:

(3.5)

где находится из выражения (3.3);

(3.6)

где для прокатных балок,

для сварных составных балок;

и более.

Отношение удельных стоимостей балок при прокатных второстепенных балках равно 1, при сварных – 1,15; при этом формула (3.5) приводится к виду:

(3.7)

Значение коэффициента А определяется в зависимости от конструкции балок балочной клетки по табл. 2.

Таблица 2

Значение коэффициента а в формуле (3.7)

Оптимальный пролет	Балка настила	Второстепенная балка	Главная балка	Значения коэффициента
	Прокатная	Прокатная	-	0,72
	Прокатная	Сварная	-	0,91
	-	Прокатная	Сварная	0,85
	-	Сварная	Сварная	0,715

В формуле (3.7) принимается равным оптимальному шагу балок настила, найденному из формулы (3.4). После определения пролета балок настила их шаг (пролет настила) для варианта усложненной балочной клетки уточняется путем подстановки в формулу (3.1) нового значения пролета балок настила.

Таблица 3

Вертикальные предельные прогибы элементов конструкций

Элементы конструкций	Предъявляемые требования	Вертикальные прогибы	Нагрузки для определения вертикальных прогибов
1	2	3	4
Балки, фермы, ригели, прогоны, плиты, настилы (включая поперечные ребра плит и настилов) покрытий и перекрытий, открытых для обзора, при пролете , м:	Эстетикопсихологические		Постоянные и временные длительные
(12 при)
(24 при)

3. Определение массы элементов балочной клетки

3.3.1.Определив оптимальные значения шага балок настила (пролета настила) и шага второстепенных балок (пролета балок настила в усложненной балочной клетке), переходят к расчету элементов балочной клетки: стального настила, балок настила и вспомогательных балок.

а) Расчет стального настила

Расстояние между вспомогательными балками следует назначать таким, чтобы оно укладывалось целое число раз по длине главных балок. На настил действуют полезная нагрузка и нагрузка от собственной массы конструкции. Для определения расчетной нагрузки необходимо нормативные нагрузки умножить на соответствующие коэффициенты надежности по нагрузке: для нагрузок в производственных помещениях – не менее 1,2; для собственной массы конструкции – 1,05 [6].

Расчет настила на прочность и жесткость производится с учетом растягивающих сил, возникающих за счет крепления настила к балкам. Методику этого расчета см.: [1, c.130].

б) Расчет вспомогательной балки (балки настила)

Расчетная схема вспомогательной балки представляет собой однопролетную балку с шарнирными опорами: одна шарнирно-неподвижная, а вторая шарнирно-подвижная. Опорами ее (в балочной клетке нормального типа) служат главные балки и, следовательно, пролет вспомогательной балки равен шагу колонн в поперечном направлении. В качестве вспомогательных балок, как правило, применяют прокатные двутавры. Нагрузкой для вспомогательной балки служат собственная масса конструкций и временная полезная нагрузка. При определении расчетной нагрузки учитываются коэффициенты надежности по нагрузке. Подбор сечения вспомогательной балки ведется по первому предельному состоянию, как разрезной балки, с учетом развития пластических деформаций [7, п. 4.15]. Затем проверяется прогиб балки от нормативной нагрузки (расчет по второму предельному состоянию). В балочной клетке усложненного типа при выборе количества вспомогательных балок необходимо учитывать некоторые конструктивные требования. Если главная балка имеет стык посредине пролета, то рекомендуется принимать количество вспомогательных балок четным с тем, чтобы вспомогательная балка не располагалась в месте стыка. Необходимо по возможности избегать расположения вспомогательных балок в месте опирания главной балки на колонну.

Так как шаг балок настила небольшой, нагрузку на вспомогательную балку можно считать равномерно распределенной. Нормативная нагрузка на 1 пог. м. вспомогательной балки складывается из массы балок настила, массы настила и временной нагрузки.

Расчет вспомогательной балки производится обычным способом, с учетом развития в балке пластических деформаций при условии соблюдения некоторых требований [7].

3.3.2.При сравнении вариантов компоновки балочной клетки масса элементов определяется в кг:

а) настила

(3.8)

при отсутствии ребер жесткости , при наличии ребер жесткости;

б) прокатных балок настила и второстепенных балок по сортаменту;

в) второстепенных составных сварных балок:

(3.9)

где площадь сечения и пролет второстепенной балки;

строительный коэффициент, учитывающий ребра жесткости, равный 1,10;

плотность материала балки, равная 7,85 т/м³.

3.3.3.Суммарную массу настила, балок настила и второстепенных балок относят к площади ячейки:

- расход стали на конструкции балочной клетки нормального типа (исключая главные балки) приведенный к 1 м²площади, определяются по формуле:

(3.10)

а для балочной клетки усложненного типа – по формуле:

(3.11)

где масса 1 м²настила;

масса 1 пог. м. вспомогательной балки;

масса 1 пог. м. балки настила;

расстояние между балками настила;

расстояние между вспомогательными балками.