Конструирование балочной клетки
Определим удельный вес балок настила.
Нагрузка с балок настила передаётся на вспомогательные балки в виде сосредоточенных сил. При частом расположении балок настила (4 и более) можно заменить сосредоточенные силы эквивалентной равномерно распределённой нагрузкой.
Требуемый момент сопротивления при с1 = 1,1:
По сортаменту принимаем двутавр №36 ГОСТ 8239-89 (Iх=13380см4, Wх=732см4, Sх=423 см3, b=145 мм, t=12,3 мм, d =7,5 мм, h = 360 мм, mбн =48,6 кг/м).
Проверка прочности
;
Рис.11
Rg gс = 1,1 × 24 = 26.4 кН/см2
24,898 < 26,4 - условие прочности выполняется
Уточним коэффициент с1=с по табл. 66 СНиП II-23-81*
Аf=bt=14,5·1,23=17,84 см2;
Аw = (h-2t)d = (36-2·1,23)0.75= 25,115 см2;
Þ с = 1,0991=>
24,92 < 26,4 - условие прочности выполняется
Проверка касательных напряжений.
;
;
RS gс = = 14,94 кН/см2;
5,15<14.94=> условие выполняется.
Проверка жесткости.
;
;
lвб=500 см;
Е=2,06·104 кН/см2;
qн=0,00306956·200=0,613912 кН/см;
Jx=13380см4
0,0036<0,004=>жесткость балки обеспечена
При приложении сосредоточенной нагрузи через полку вспомогательной балки в месте, не укрепленном поперечным ребром, стенка балки должна быть проверена на прочность от местного давления по формуле
,
где Fбн =81,39кН- расчетная сосредоточенная нагрузка;
lef=b+2tef =14+2·2,63=19,76(см)– условная длина распределения нагрузи, где b=16-ширина полки балки настила;
tef =t+r =1,23+1,4=2,63(см)– расстояние от нагруженной грани полки до начала внутреннего закругления стенки.
;
Ryγc=24·1,1=26,4;
3,35<26,4- условие выполнено=> стенка балки обладает прочностью от местного давления.
Проверка общей устойчивости балки
- расчет на общую устойчивость не требуется.
5. СРАВНЕНИЕ ВАРИАНТОВ БАЛОЧНОЙ КЛЕТКИ.
Таблица 10
Наименование элементов |
1- вариант |
2- вариант |
3- вариант | |||
Расход стали, кг/ |
Количество балок, шт |
Расход стали, кг/ |
Количество балок, шт |
Расход стали, кг/ |
Количество балок, шт | |
Стальной настил |
94,2 |
35 |
62,8 |
40 |
125,6 |
28 |
Балки настила |
13,7 |
28 |
29,44 |
35 |
10,96 |
21 |
Вспомогательные балки |
24,3 |
8 |
19 |
4 |
24,3 |
8 |
ИТОГО: |
132,2 |
71 |
111,24 |
79 |
160,86 |
57 |
Вывод: по расходу стали и количеству монтажных элементов наиболее экономичен вариант №2.
6. ПРОЕКТИРОВАНИЕ СОСТАВНОЙ БАЛКИ
Сбор нагрузки на главную балку Таблица 11
Наименование нагрузки |
Нормативная нагрузка, кН/м2 |
f |
Расчетная нагрузка, кН/м2 | |
1 |
Металло-цементный раствор t=30мм |
0,75 |
1,3 |
0,975 |
2 |
Гидроизоляция:2 слоя рубероида на мастике |
0,1 |
1,3 |
0,13 |
3 |
Теплоизоляция: шлако-бетон t=40мм |
0,48 |
1,3 |
0,624 |
4 |
Стальной настил t=8мм |
0,628 |
1,05 |
0,6594 |
5 |
Балки настила № 18 |
0,2944 |
1,05 |
0,30912 |
6 |
Вспомогательная балка №45 |
0,19 |
1,05 |
0,1995 |
7 |
Полезная нагрузка |
28 |
1,05 |
29,4 |
8 |
Итого: |
30,4424 |
32,29702 |