ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ КОМПОНОВКИ БАЛОЧНОЙ КЛЕТКИ

Для сравнения примем два варианта планировочной схемы: балочную клетку нормального типа и усложненный вариант балочной клетки. Параметрами оптимизации являются шаг балок настила в первом варианте, шаг балок настила и вспомогательных балок во втором варианте. Для выбора оптимального варианта необходимо подобрать сечение балок, определить их количество и суммарный расход стали по каждому варианту.

1.2. Выбор стали основных конструкций

Исходя из заданной температуры эксплуатации и приняв статический характер действия нагрузки по таблице 50 [1] выберем сталь для основных конструкций :

главные балки , балки настила и колонны - сталь С 255 по ГОСТ 27772-88

настил рабочей площадки и связи по колоннам - сталь С 255 по ГОСТ 27772-88

1.3.Расчет настила

Планировочная схема ячейки балочной клетки дана на рис. 1, при временной нормативной нагрузке 11 кН/ м² и при шаге балок настила 3 м толщина монолитной железобетонной плиты 12 см ( таб.2.1)

1.4.Расчет балок настила и вспомогательных балок

Вариант 1. Балочная клетка нормального типа

Рис. 1*. Простая балочная клетка.

Равномерно - распределенная по длине нагрузка, действующая на балку настила, определяется по формулам :

q _б.н^н = a * ( p^н + g^н )

q _б.н = a * (g₁* p^н +g₂* g^н ), где

а - шаг балок настила, равный 3 м

g^н - нормативная нагрузка от собственного веса плиты, при толщине

плиты 10 см g^н = 0.1 * 25 = 2.5 кН/ м²

g₁ - коэффициент надежности по нагрузке для полезной нагрузки, при величине полезной нагрузки более 5 кН g₁ = 1.2

g₂ - коэффициент надежности по нагрузке для постоянной нагрузки

от собственного веса железобетонной плиты , g₂ = 1.1

q _{б. н}^н = 3 * ( 11+ 2.5 ) = 40.5 кН/м

q _{б. н} = 3 * ( 1.2 * 11 + 1.1 * 2.5 ) = 47.85 кН /м

Расчетной схемой балки настила является однопролетная разрезная балка. Усилия, действующие в балке настила , при пролете балки равном l :

Нормативный изгибающий момент

М ^н = q _б.н^н * l ² / 8 M ^н = 40.5 * 6 ² / 8 = 182.25 кН м

Расчетный изгибающий момент

M = q _б.н * l ² / 8 M = 47.85 * 6 ² / 8 = 215.325 кН м

Расчетная поперечная сила

Q = q _{б.н *} l / 2 Q = 47.85 * 6 / 2 = 143.55 кН

Требуемый момент сопротивления поперечного сечения балки при расчете с учетом развития упругопластических деформаций

W^тр = M / (R_y * g _c ) , где

R_y - расчетное сопротивление стали, предварительно принимаем

R_y = 24.5 кН / cм²

g _c - коэффициент условий работы, в данном случае равен 1

W^тр = 21532.5/ 24.5 = 878.9 см ³

по сортаменту принимаем I40 : W_x = 953 см ³, J_x = 19062 см⁴ , S _х = 545 см ³,

b _f = 15,5 см , t _f = 1.3 см , t _w (толщина стенки балки)= 0,83 см , площадь сечения

А = 72,6 см² , вес 1 погонного метра равен 0.57 кН

Дополнительные усилия от собственного веса балки :

Нормативный М₁^н = 0.57 * 6 ² / 8 = 2.57 кНм

Расчетные М₁ = 0.57 * 1.05 * 6 ² / 8 = 2,693 кНм

Q₁ = 0.57 * 1.05 * 6 / 2 = 1,796 кН

для проката толщиной 10 -20 мм R_y = 24.5 кН/ см²

Нормальные напряжения s = (М+ М₁ )/ W_x = ( 21532,5 + 269,3 ) / 953=

=22,88 < 24.5 кН / cм²

Относительный прогиб f / l =( М ^н + М₁^н )*l / (10* J_x *E)= (18225 + 257 ) * 600 / ( 10 * *19062 * 2.06 х 10⁴ ) = = 2,82 х 10^-3 < 4 х 10^-3

Жесткость балки настила обеспечена.

Касательные напряжения t = Q * S _x / (J _x * t _w ) <= R_y * g_c =(0.58* R_y )

Q = Q+ Q₁ = 143,55+ 1,796 = 145,346 кН ,

t = 145,346 * 545 / 19062*0.83 = 5 < 14.21 кН/ см²

Расход=(57кг* 6м* 66 балок) / (63м* 18м) =22572 / 1134=19,9 кг/ м²

Вариант 2. Балочная клетка усложненного типа

Рис. 2*. Усложненная балочная клетка

Планировочная схема ячейки балочной клетки дана на рис. 2, шаг балок настила принимаем равным 3 м, шаг вспомогательных балок принимаем равным 5,25 м.

Подбираем сечение балки настила.

Равномерно распределенная по длине нагрузка, действующая на балку настила:

q _{б. н}^н = 3 * ( 11 + 2.5 ) = 40,5 кН/м

q _{б. н} = 3 * ( 1.2 * 11 + 1.1 * 2.5 ) = 47,85 кН /м

Усилия, действующие в балке настила, при пролете балки равном l :