Компоновка балочных конструкций

Проверка жесткости балки

Проверка второго предельного состояния (обеспечение условий для нормальной эксплуатации) ведется путем определения прогиба балки от действия нормативных нагрузок при допущении упругой работы материала.

Полученный относительный прогиб является мерой жесткости балки и не должен превышать нормативного, зависящего от значения балки.

Для однопролетной балки, нагруженной равномерно распределенной нагрузкой, проверка деформативности производится по формуле

, (16.11)

где - значение нормативной нагрузки на балку;

Если проверка по формуле (16.11) не удовлетворяет, то следует увеличить сечение балки, взяв менее прочный материал, или допустить недоиспользование прочности балки, что менее выгодно.

При проектировании конструкции балочного покрытия рабочей площадки цеха, проезжей части моста или другой аналогичной конструкции необходимо выбрать систему несущих балок, обычно называемой балочной клеткой..

Балками называются конструктивные элементы сплошного сечения, работающие на изгиб.

Рис. 15.1

Система несущих балок, образующих конструкцию перекрытий, рабочих площадок, проезжей части листов.

Балочные клетки подразделяются на три основных типа:

- упрощенный

- нормальный

- усложненный

По способу соединения между собой элементов составные балки разделяются на сварные и клепаные. Наибольшее распространение получили сварные балки как экономичные по затрате металла и менее трудоемкие при изготовлении. Клепаные – применяются только для конструкций под тяжелые динамические или вибрационные нагрузки.

Составные балки проектируют, как правило, двутаврового сечения, наиболее экономичного по затратам.

В упрощенной балочной (а) клетке нагрузка передается на перекрытие через настил на балки настила, расположенные обычно на расстояниях а (шаг балок и через них на стены или другие несущие конструкции, ограничивающие площадку)

Рис. 15.2 Типы балочных клеток.

В нормального типа балочной клетке (б) нагрузка с настила передается на балки настила, которые в свою очередь передают ее на главные балки, опирающиеся на колонны, стены или др. несущие конструкции, ограничивающие площадку. Балки настила обычно применяют прокатными.

В усложненной балочной клетке (в) вводятся еще дополнительные, вспомогательные балки, расположенные между балками настила и главными балками, передающими нагрузку на колонны. Чтобы снизить трудоемкость перекрытия, балки настила и вспомогательные балки обычно применяются прокатными.

Главные балки сварного составного сечения. Выбор балочной клетки связан с вопросом с сопряжении балок между собой по высоте.

Сопряжение балок может быть этажное, в одном уровне и пониженное.

Рис. 15.3 Сопряжение балок

h_c=h_{гл. балки}+h_{бал.пост.}+t_{перекр.}

Наиболее простое этажное соединение и его следует применять при достаточной строительной высоте.

Размер от нижнего пояса гл. балки до верха настила называется строительной высотой балочной клетки.

Сопряжение в одном уровне и пониженное – сложное, но оно дает возможность получить при необходимости меньшую строительную высоту.

В качестве настила балочной клетки применяют стальные листы или сборные ж/б плиты.

Главные балки, обычно укладываются на колонны и располагаются вдоль больших расстояний. Расстояние между балками настила определяется по расстоянию между балками настила.

Расстояние между балками настила обычно равно:

для ж/б настила а=2-3.5 м

для стального 0.6-1.6 м

Настилы балочных клеток

В качестве несущего настила чаще всего применяют плоские стальные листы или настил из железобетонных плит.

Полезная нагрузка настила перекрытий задается равномерно распределенной интенсивностью до 40 кН/м², а предельный относительный прогиб принимают не более [f/e]≤1/150

Стальной настил.

Рис. 15.4 Плоский металлический настил

а) опирание настила на балки

б) расчетная схема на изгиб с распором

Рис. 15.5 Эпюры усилий в сечениях

а) однопролетной балки

б) консоли

f/e≤f=1/150

Простейшая конструкция несущего настила из стального листа, уложенного на балки и приваренного к ним (рис. 15.4). Расстояние между балками, поддерживающими настил определяется его несущей способностью или жесткостью.

Наиболее выгодное решение по расходу материала получается при минимальной толщине настила, так как в двутавровых балках, работающих на изгиб материал используется лучше, чем в настиле прямоугольного сечения. Однако увеличение числа балок при тонком настиле резко увеличивает трудоемкость перекрытия, что нежелательно.

Поэтому рекомендуется для настилов листы:

толщиной δ=8 мм при при нагрузке g≤10 кН/м²

δ=10-12 мм при 21<g≤30 кН/м²

δ=12-14 мм при g>30 кН/м²

Листы настила привариваются к балкам, что обеспечивает невозможность сближения опор настила при его прогибе под нагрузкой, что вызывает в нем растягивающие цепные усилия Н, улучшающие работу настила в пролете (рис. 15.4 б). Кроме того, приварка защемляет настил, создавая опорные моменты, и снижает моменты в пролете настила под нагрузкой. Однако в запас жесткости защемление обычно не учитывают и принимают опирание настила шарнирно-неподвижным, считая, что в опорном сечении может образоваться клетический шарнир.

При нагрузках, не превышающих 50 кН/м² и предельном относительном прогибе не более 1/150 прочность шарнирно закрепленного по краям стального настила будет обеспечена, и его надо рассчитывать только на прогиб.

А.Л. Телояли получил приблеженно для определения отношения колебательного пролета настила к его толщине l/t из:

- заданное отношение пролета настила к его предельному прогибу;

- нормативная нагрузка на 1 см полосы настила;

- коэффициент Пуассона; для стали принимается равным 0,3

Если размеры настила известны, то проверить его несущую способность и прогиб по формулам:

0

МПа - модуль упругости прокатной стали

б) ж/б настил

Наряду с металлическими (стальными) настилами в перекрытиях находят применение в перекрытиях несущего настила ж/б плиты.

Таблица 15.1 – Толщина ж/б плиты

Расчетный пролет плиты, м	Толщина ж/б плиты в см,при временной нормативной нагрузке кН/м
15-20	20-25	25-30	30-35
1,5-2
2,1-2,5
2,6-3

Дата добавления: 2017-01-13