Компоновка балочной клетки. Балочная клетка нормального типа. Балочная клетка усложненного типа. Расчет балки настила

1. Компоновка балочной клетки.

Исходные данные:

1. Тип балочной клетки и тип сопряжения балок: а) нормальный, сопряжение в одном уровне; б) усложненный, пониженное сопряжение.

2. Шаг колонн в продольном направлении  А = 16 м.

3. Шаг колонн в поперечном направлении В = 6 м.

4. Габариты площадки в плане 3А х 2В.

5. Полезная равномерно распределенная нагрузка Р= 19 кН/м².

6. Материал конструкций сталь: марки С 235 по ГОСТ 82-70.

1.1.  Балочная клетка нормального типа.

Назначаем толщину настила t_н = 0.8 см и определяем пролет настила, принимая q^н = Р= 16 кН/м² = 0.0016 кН/см²:

,                                               где n₀==150 - величина, обратная заданному относительному прогибу;   q_н - нормативная полезная нагрузка на настил;

 кН/см²,

E = 2.06·10⁴ кН/см² - модуль упругости стали,

          v  = 0.3 - коэффициент Пуассона.

l_н = 178.78*0.8=86.224 см.

Назначаем шаг балок настила кратно А = 1600 см, а = 100 см.

Собственный вес настила q_н = 0.628кН/м²

1.2. Балочная клетка усложненного типа.

Назначаем шаг вспомогательных балок при А = 1600 см, а = 400 см.

Определяем      пролет      настила    при      t_н  =0.8 см    и

q_н = р = 0.0019 кН/см², l_н = 86.224 см.

Шаг балок настила назначаем кратно В = 600 см, b=100 см.

2. Расчет прокатных балок

По статической схеме балки в системе балочной клетки принимаются разрезными,  шарнирно опертыми.

По типу сечения балки настила и вспомогательные балки, как правило, выполняют из прокатных двутавров по ГОСТ 8239-72*.

2.1.   Расчет балки настила

Балки настила воспринимают нагрузку непосредственно от настила и передают ее на главные балки (в балочной клетке нормального типа) или на второстепенные балки (в балочной клетке усложненного типа). Рис. 2.1.

2.1.1. Расчет балки настила в балочной клетке нормального типа.

Исходные данные: материал- сталь марки С 235,  R_y=23 кН/см², полезная нагрузка Р=19 кН/м², вес настила -  g_н=0,628 кН/м², шаг балок настила  а=1 м, коэффициент условий работы  g_с =1, пролет балок настила l_бн=В=6 м, ширина грузовой площади на балку настила а=1 м.

Нормативная погонная нагрузка на  балку настила находится:

                               q^н_бн=(Р+g_н)а;

(19+0,628)1=19.628 кН/м=0,196 кН/см.

Расчетная погонная нагрузка на балку настила :

q^р_бн=(Рg_f1 + g_нg_f2)а,                                                где g_f1=1.2  и g_f2=1.05 - коэффициенты надежности по нагрузке соответственно для полезной нагрузки - Р и собственного веса настила - g_н.

(19·1,2+0,628·1,05)1=23.46 кН/м=0,235 кН/см.

Расчетный изгибающий момент:

;

где a=1.02 - коэффициент, учитывающий изгиб балки от собственного веса (0,235·600²)·1.02/8=10786.5 кН·см.

Максимальная перерезывающая сила :

,                                                    где a=1.02 - коэффициент, учитывающий изгиб балки от собственного веса.

(0,235·600)1.02/2=71.91 кН.

Требуемый момент сопротивления балки настила :

,                                                          где R_y - расчетное сопротивление стали, установленное по пределу текучести,  c=1.1 - коэффициент, учитывающий возможность развития пластических деформаций.

10786.5/1.1·23·1=426.35 см³.

По сортаменту подбираем I 30 с расчетными характеристиками: W_x=472см³,  J_x=7080 см⁴,  h=30 см,  b=13,5 см,  d=0,65 см,  t=1.02 см,  q_бн=0.36кН/м.

Принятое сечение проверяем на прочность и на жесткость :

,                                                где W_x - момент сопротивления принятого сечения; g_с =1 - коэффициент условий работы; c - коэффициент, учитывающий возможность развития пластических деформаций

 кН/см² < R_y=23 кН/см² - прочность балки обеспечена;

                                                    где - предельный прогиб, принимаемый для балок настила и второстепенных балок рабочих площадок производственных зданий 1/150 .

- балка настила удовлетворяет требованиям жесткости.

Окончательно принимаем для балок настила I 30 - по ГОСТ 8239-72*.  Вес балки настила G_бн=0,365·6=2,19 кН.

2.1.2. Расчет балки настила в балочной клетке усложненного типа .

Исходные данные: материал- сталь марки С 235,  R_y=23 кН/см², полезная нагрузка Р=19 кН/м², вес настила -  g_н=0,628 кН/м², шаг балок настила - b=1 м, коэффициент условий работы  g_с =1, пролет балок настила l_бн= a=3 м, ширина грузовой площади на балку настила b=1 м.

Нормативная погонная нагрузка

q^н_бн=(Р+g_н)b;

(19+0,628)1=19,6 кН/м=0,196 кН/см.

Расчетная погонная нагрузка

q^р_бн=(Рg_f1 + g_нg_f2)b.

где g_f1=1.2  и g_f2=1.05 - коэффициенты надежности по нагрузке соответственно для полезной нагрузки - Р и собственного веса настила - g_н.

(19·1,2+0,628·1,05)1=23,5 кН/м=0,235 кН/см².

Расчетный изгибающий момент

;

где a=1.02 - коэффициент, учитывающий изгиб балки от собственного веса              (0,235·400²)·1.02/8= 4794 кН·см.

Максимальная перерезывающая сила

,                                                    где a=1.02 - коэффициент, учитывающий изгиб балки от собственного веса.

(0,235·400)·1.02/2=47,94 кН.

Требуемый момент сопротивления

,                                                         где R_y - расчетное сопротивление стали, установленное по пределу текучести,  c=1.1 - коэффициент, учитывающий возможность развития пластических деформаций.

4794/1.1·23·1=189,5 см³.

По сортаменту подбираем I 20а с расчетными характеристиками: W_x=203,0 см³,  J_x= 2030 см⁴,  h=20 см,  b=11 см,  d=0,52 см,  t=0,86 см, g_бн=22,7кг/м.

Принятое сечение проверяем на прочность и на жесткость:

,                                              где W_x - момент сопротивления принятого сечения; g_с =1 - коэффициент условий работы; c - коэффициент, учитывающий возможность развития пластических деформаций

 кН/см² < R_y=23 кН/см² - прочность балки обеспечена;

                                          где - предельный прогиб, принимаемый для балок настила и второстепенных балок рабочих площадок производственных зданий 1/150 

- балка настила удовлетворяет требованиям жесткости.

Окончательно принимаем для балок настила I 20а - по ГОСТ 8239-72*.  Вес балки настила G_бн=0,227·4=0,91 кН.

2.2. Расчет вспомогательных балок.

В усложненном типе балочной клетки после расчета балок настила