4. Расчет и конструирование элементов балочной клетки

Исходные данные приняты по заданию (см. приложение 1).

При проектировании конструкции балочного покрытия рабочей площадки цеха выбирают систему несущих балок, называемую балочной клеткой.

В рабочих площадках применяют три типа балочных клеток: упрощенный, нормальный и усложненный (рис. 4.1). В упрощенной балочной клетке нагрузки передаются через настил на балки настила, опирающиеся на стены или другие несущие конструкции. Нормальный тип включает главные балки и опирающиеся на них балки настила, непосредственно поддерживающие настил. В усложненном типе добавляются вспомогательные балки, укладываемые на главные, на них опираются балки настила и настил. Для уменьшения трудоемкости изготовления балочной клетки, балки настила и вспомогательные балки обычно принимают прокатные. В качестве настила используются стальные листы или железобетонные плиты.

Тип балочной клетки устанавливается в зависимости от значения технологических нагрузок, расстояний между колоннами (пролета и шага) и обосновывается технико-экономическими расчетами.

В курсовой работе необходимо рассмотреть два варианта компоновки балочной клетки – нормальный и усложненный. Параметрами оптимизации являются шаг балок настила в первом варианте, шаг балок настила и вспомогательных балок во втором варианте. Для выбора оптимального варианта необходимо подобрать сечение балок, определить их количество и суммарный расход стали по каждому варианту. К разработке принимается наиболее экономичный вариант по расходу материалов и трудоемкости монтажа, определяемой количеством монтажных единиц.

Рис. 4.1. Типы балочных клеток:

а – упрощенный; б – нормальный; в – усложненный

Пространственная неизменяемость и жесткость рабочей площадки обеспечиваются связями между колоннами в продольном и поперечном направлениях, связями между балками, распорками.

Нагрузка на элементы балочной клетки собирается с соответствующей грузовой площади (рис. 4.2).

Согласно заданию для конструкций, возводимых в климатическом районе строительства II₄ (расчетная температура t = –35^оС) и работающих при статической нагрузке, принята сталь:

– для элементов настила перекрытий, относящегося к третьей группе, – С245 с расчетным сопротивлением R_y = 240 МПа (24 кН/см²);

– для несущих элементов (прокатные балки настила и вспомогательные балки), при отсутствии сварных соединений относящихся к третьей группе, – С245 с расчетным сопротивлением R_y = 240 МПа (24 кН/см²);

– для составных сварных балок и их элементов, относящихся ко второй группе, – С255 с расчетным сопротивлением R_y = 240 МПа (24 кН/см²) для листового и фасонного проката толщиной до 20 мм и для проката толщиной свыше 20 мм R_y = 230 МПа (23 кН/см²);

– для сварных колонн и их элементов, относящихся к третьей группе, – С245 с расчетным сопротивлением R_y = 240 МПа (24 кН/см²).

Рис. 4.2. Схема балочной клетки

Вертикальные предельные прогибы f_u элементов балочной клетки от постоянных и временных нагрузок, допустимые по условиям нормальной эксплуатации, регламентируются нормами в зависимости от назначения балок. Для балок и настилов при пролете l предельные прогибы приведены в табл. 4.1.

Строительные конструкции рассчитывают на силовые и другие воздействия, определяющие их напряженное состояние и деформации, по методу предельных состояний, основные положения которого должны быть направлены на обеспечение безотказной работы конструкций с учетом изменчивости свойств материалов, нагрузок и воздействий, геометрических характеристик конструкций, условий их работы, а также степени ответственности (народнохозяйственной значимости) проектируемых объектов, определяемой материальным и социальным ущербом при нарушении их работоспособности.

Таблица 4.1