Расчет балочной клетки

    1. Расчет балок настила.

    Требуется запроектировать конструкцию балочной клетки размером   46,5х2,5 м, размер ячейки 15,5х7,5 м. Материал настила - сталь С245 (). Материал балок настила и вспомогательных балок - сталь Вст3пс6 (). Коэффициент условий работы ; предельные прогибы балок настила ; временная нормативная равномерно распределенная по площади нагрузка .

    Вариант 1. Нормальный тип балочной клетки с железобетонным настилом.

    Для заданной нагрузки принимаем пролет , толщина настила 12 см.

    

Рис. 1.

    Вес железобетонного настила толщиной 12 см.

     

    Нормативная нагрузка на балку настила.

     

    Расчетная нагрузка на балку настила.

     

     - коэффициент перегрузки  для собственной  массы настила;

     - коэффициент перегрузки  для временной  нагрузки.

    Расчетный изгибающий момент.

     

     - длина балки настила.

    Требуемый момент сопротивления балки настила.

     

    Принимаем двутавр №45 (по ГОСТ 8239-89):

    , , вес

    Проверяем прогиб принятой балки с учетом собственного веса.

     

     

     

      - принятое сечение балки удовлетворяет условиям прочности и прогиба. Общую устойчивость балок настила проверять не надо, т.к. их сжатые пояса надежно закреплены в горизонтальном направлении приваренным к ним настилом.

    Определяем  расход материалов на перекрытия.

    Балки настила:

    Ж-б настил:

    Общий расход материалов:

    Вариант 2. Нормальный тип балочной клетки с металлическим настилом.

    Определяем  необходимую толщину настила  и шаг балок настила.

     

     

     - величина обратная  допустимому прогибу  настила.

     

    Следовательно, при толщине настила , шаг балок настила не должен превышать:

     

    Принимаем расстояние между балками настила  равным . 

Рис. 2.

    Нагрузка  от настила.

     

    Нормативная нагрузка на балку настила.

     

    Расчетная нагрузка на балку настила.

     

    Расчетный изгибающий момент.

     

    Требуемый момент сопротивления балки настила.

     

    Принимаем двутавр №30 (по ГОСТ 8239-89):

    , , вес

    Проверяем прогиб принятой балки с учетом собственного веса.

     

     

      - принятое сечение балки удовлетворяет условиям прочности и прогиба. Общую устойчивость балок настила проверять не надо, т.к. их сжатые пояса надежно закреплены в горизонтальном направлении приваренным к ним настилом.

    Определяем  расход материалов на перекрытия.

    Балки настила:

    Металлический настил:

    Общий расход материалов:

    Вариант 3. Усложненный тип балочной клетки с металлическим настилом.

    

Рис. 3.

    Шаг вспомогательных балок.

     

    Расстояние  между балками настила принимаем  равным .

    Нагрузка  от настила.

     

    Рассчитываем  балку настила.

    Нормативная нагрузка на балку настила.

     

    Расчетная нагрузка на балку настила.

     

    Расчетный изгибающий момент, действующий на балку настила.

     

    Требуемый момент сопротивления балки настила.

     

    Принимаем двутавр №16 (по ГОСТ 8239-89):

    , , вес

    Проверяем прогиб принятой балки с учетом собственного веса.

     

     

     

      - принятое сечение балки удовлетворяет условиям прочности и прогиба.

    Рассчитываем  вспомогательную балку.

    Нормативная нагрузка на вспомогательную балку.

     

    Расчетная нагрузка на вспомогательную балку.

     

 

    Расчетный изгибающий момент, действующий на вспомогательную балку.

     

    Требуемый момент сопротивления балки настила.

     

    Принимаем двутавр №50 (по ГОСТ 8239-89):

    , , вес

     

     

     

      - принятое сечение вспомогательной балки удовлетворяет условиям прочности и прогиба.

    Определяем  расход материалов на перекрытия.

    Балки настила:

    Вспомогательные балки:

    Металлический настил:

    Общий расход материалов:

    Вывод: Второй и третий варианты конструкции перекрытия примерно равны по расходу материала на , поэтому принимаем второй вариант ввиду простоты его конструкции. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    2. Расчет и конструирование главной балки.

    2.1. Определение расчетных нагрузок и усилий, действующих на главную балку.

    

Рис. 4.

    Нормативная нагрузка на главную балку.

     

 

    1,02 - коэффициент, учитывающий собственный  вес главной балки.

    Расчетная нагрузка на главную балку.

     

 

    Расчетный изгибающий момент в середине пролета.

     

    Поперечная  сила на опоре.

     

    Рассчитываем  главную балку с учетом пластических деформаций.

    Требуемый момент сопротивления балки.

     

    2.2. Определение высоты главной балки.

    Высота  главной балки определяется экономическими соображениями. Ее выбирают исходя из трех условий.

    1) Определяем строительную (максимальную) высоту балки исходя из максимально  возможной заданной высоты перекрытия  и его конструкции.

     

    2) Определяем оптимальную высоту  главной балки, при которой  суммарный вес поясов и стенки  будет наименьшим.

     

      гибкость стенки  главной балки.

     

    3) Определяем минимальную высоту  балки, которая обеспечивает необходимую  жесткость при полном использовании  несущей способности материала.

     

     - допустимый относительный  прогиб главной  балки.

     

    Наиболее целесообразно принимать высоту близкой к и не меньше . Во всех случаях принятая высота балки в сумме с толщиной настила не должна превышать заданную строительную высоту перекрытия 1900 мм.

    

Рис. 5.

    Принимаем высоту стенки главной балки равной и толщину поясов .

    2.3. Подбор сечения главной балки.

    Высота  главной балки:

     

    1) Находим толщину стенки из  условия прочности на срез.

     

     - расчетное сопротивление  материала главной  балки срезу.

    2) Толщина стенки главной балки  из условия необходимости установки  продольных ребер жесткости.

     

    3) Толщина стенки главной балки  из опыта проектирования.

     

    Исходя  из вышеперечисленных условий, принимаем  толщину стенки главной балки  равной .

    Определяем  требуемый момент инерции сечения  балки.

     

    Момент  инерции стенки балки.

     

    Момент  инерции, приходящийся на поясные листы.

     

    Требуемая площадь сечения поясных листов балки.

     

      - расстояние между центрами тяжести поясных листов.

    Принимаем сечение пояса 300х12 мм. Тогда площадь пояса равна:

     

    Проверка  ширины поясов исходя из условия их местной устойчивости.

                и          

     - ширина свободного  свеса пояса главной  балки.

     

     

     

     

    Местная устойчивость пояса обеспечена.

    Общая площадь сечения главной балки.

     

    Момент  инерции балки.