Исходные данные по шифру
Шифр 214
1. Размер ячейки балочной клетки: l´ b = 14,0´ 4,6 м;
2. Величина временной нормативной нагрузки: рн = 24 кН/м2;
3. Отметка верха настила балочной клетки: h2 = 6,8 м;
4. Материал главной балки и колонны: С235;
5. Материал вспомогательной балки и стального настила: С235;
6. Материал фундаментов: бетон класса В 12,5;
7. Тип колонны: сплошное сечение, т.к. h2 <7,5 м;
8. Тип сопряжения главных балок с колоннами – примыкание сбоку;
9. Строительная высота главной балки: hстр. = 0.125· l = 1,75 м;
10. Общие размеры рабочей площадки в плане: LхB = 3l x 3b = 42,0х13,8
Выбор типа балочной клетки
Расчет плоского стального настила
Для определения расхода материала, в первую очередь, необходимо выполнить подбор сечения стального настила. Рассмотрим для этого полосу шириной 1м, вырезанную из средней части настила (рис. 1, а).
 |
 |
Рис. 1.К расчету листового настила
Прочность настила обеспечивается с большим запасом, поэтому отношение пролета к толщине листа определяем из условия жестокости по формуле
А. Л. Телояна:
где 
, 
кН/см2
- предельный относительный прогиб;
кН/м2 – нормативная нагрузка на настил;
1.2. Компоновочные варианты балочной клетки
Балочная клетка нормального типа
(вариант 1, а=700мм)
|
Шаг балок назначаем из условия кратности. Примем а = 700мм.
|
Рис. 2. К расчету балочной клетки нормального типа
а) Подбор толщины настила:
По ГОСТ 82-70* выбираем универсальный лист шириной 700мм толщиной 8мм. Расход стали на настил: 
кг/м2
б) Подбор сечения балок настила:
Принимаем расчетную схему балок настила с шарнирными опорами.
Погонная нормативная и расчетная нагрузки на 1м балки, согласно грузовой площади:
;
,
где 0,01 – переходный коэффициент от кг в кН;
gfg, gfp – коэффициенты надежности по нагрузке: gfg = 1.05 – для собственного веса металлических конструкций,
gfp = 1.2 – для временной нагрузки.
кН/м;
кН/м.
Расчетный изгибающий момент будет:
кН×м
Требуемый момент сопротивления сечения балки определяется по предельному состоянию из условия прочности балки с учетом пластических деформаций
,
где Ry = 240 (мПа) – расчетное сопротивление фасонной прокатной стали;
c1 = 1,1 – коэффициент учета развития пластических деформаций;
γс = 1 – коэффициент условий работы.
см3.
В соответствии со значением Wтр из сортамента по ГОСТ 8239-72* выбираем двутавр, для которого Wx ³ Wтр, это двутавр №22, имеющий следующие характеристики:
Wx =232,0 см3, Jx = 2550 см4, m1= 24,0 кг/м.
в) Проверка прочности и жесткости балок настила
Определяем фактическую нагрузку и максимальный момент с учетом собственного веса балки:
кН/м
кН/м
кН×м
Проверка прочности производится по формуле:
,
кН/см2 < 23 
кН/см2
Процент недонапряжения будет:
= 5,9 % > 5%
Минимальная высота балки определяется из условия жесткости и вычисляется по формуле:
Условие hmin ≤ h выполняется, следовательно проверка жесткости не требуется, так как жесткость будет удовлетворена.
Расход стали от балок настила на 1 м2:
кг/м2
Общий расход стали для 1 варианта в кг/м2:
кг/м2
Количество балок на одну ячейку:
шт.
2.2.2. Балочная клетка нормального типа шаг а = 1000мм.
Шаг балок назначают из условия кратности. Примем а = 1000мм.
 | |||
| |||
 | |||
 | |||
|
а) Подбор толщины настила:
мм => по ГОСТ принимаем
tн = 12 мм
Выбираем универсальный лист по ГОСТ 82-70* tн = 12 мм.
Расход стали на 1 м2 настила:
кг/м2
б) Подбор сечения балок настила:
Принимают расчетную схему балок настила с шарнирными опорами.
Погонная нормативная и расчетная нагрузки на 1 м балки, согласно грузовой площади будет:
кН/м;
кН/м
Расчетный изгибающий момент будет:
кН×м
Требуемый момент сопротивления сечения балки определяется по предельному состоянию из условия прочности балки:
см3
где Ry = 230 (мПа) – расчетное сопротивление фасонной прокатной стали ВСт3кп2-1;
с1 = 1,1 – коэффициент учета развития пластических деформаций для прокатной стали по ГОСТ 8239-72*;
γс = 1 – коэффициент условий работы.
В соответствии со значением Wтр из сортамента по ГОСТ 8239-72* выбираем двутавр, для которого Wx ³ Wтр:
Это будет двутавр №24а: Jx = 3800 см4, Wx =317 см3, m2= 29,4 кг/м
с) Проверка прочности и жесткости балок настила:
Определяем фактическую нагрузку балок настила и максимальный момент с учетом собственного веса балки:
кН/м
кН/м2
кН·м
Проверку прочности производим по формуле:
кН/м2< Ry×γс= 230 
кН/м2
Процент недонапряженности:
Находим минимальную высоту балки из условия жесткости:
Условие hmin ≤ h выполняется, следовательно проверка жесткости не требуется.
Расход стали для второго варианта:
кг/м2
Общий расход стали для второго варианта:
кг/м2
Количество балок на одну ячейку: 
шт.
Балочная клетка усложненного типа. Вариант 3.
Назначаем шаг вспомогательных балок с =2,8м исходя из условия кратности пролета.
a) Подбор толщины настила и шага балок настила:
Назначаем толщину настила tн = 8 мм, при этом Gн = 78,5·0,8 = 62,8 кг.
Пролет балок настила принимаем, из расчета кратности, равным a = 920 мм
b) Подбор сечения балок настила:
С целью сокращения количества балок и большей экономии стали балки настила проектируем неразрезными.
Предельному состоянию таких балок соответствует образование пластических шарниров в середине пролета и на опорах
С учетом перераспределения моментов, расчетный изгибающий момент при этом равен:
, 
(кН/м)
(кН×м)
Требуемый момент сопротивления сечения балки:
(см3)
В соответствии со значением Wтр из сортамента по ГОСТ 8239-72* выбираем ближайший двутавр, для которого Wх >Wтр:
Это будет двутавр №14: Wx = 81,70 (см3) Jx = 572 (см4), m3 = 13,7 (кг)
c) Подбор сечения вспомогательных балок.
Балки настила опираются на вспомогательные балки этажным способом, передавая нагрузку в точках опирания. Сила Р представляет собой удвоенную опорную реакцию балок настила. Так как число сил 5, то заменяем их равномерно распределенной нагрузкой.
Распределенная нагрузка:
,
(кН/м)
,
(кН/м)
Расчетный изгибающий момент:
(кН·м)
Определяем требуемый момент сопротивления:
(см3)
В соответствии с этим принимаем по ГОСТ 8239-72* из сортамента двутавр №40 со следующими параметрами:
Wx =953 (см3), Jx = 19052 (см4), m4 = 57 (кг/м)
Проверяем прочность вспомогательной балки:
(кН/м)
(кН·м)
Проверку прочности производим по формуле:
(кН/м2) < Ry · 
=230 (кН/м2)
Процент недонапряженности:
Находим минимальную высоту балки из условия жесткости:
(м) < 0.4 (м)
т.к. hmin < h, то проверка жесткости не требуется, т.к. жесткость будет удовлетворена.
Общий расход стали для 3го варианта:
(кг/м2)
Количество балок на одну ячейку:
(шт.)
2.2.4. Сравнение вариантов и выбор экономичного решения
Технико-экономические показатели рассмотренных вариантов балочной клетки сводятся в таблицу:
Таблица 1.1
ТЭП вариантов балочной клетки
| Варианты | Расход стали, кг/м2 | Количество балок настила, шт |
| 97,085 | ||
| 123,6 | ||
| 97,99 |
На основании таблицы 1.1 принимаем 1-й вариант балочной клетки, как наиболее экономичный. Это балочная клетка нормального типа с шагом а=700 мм, для которой и производится дальнейший расчет.
Главная балка