Нормальный тип балочной клетки

Шаг балок настила а допускается в пределах от 1,5 до 3 м, причём количество балок должно быть чётным, чтобы они не приходились на середину пролёта L, где запроектирован монтажный стык.

а = L/n,

где L– пролёт главной балки,

n – количество балок настила.

При n = 6: а = 20/6 = 3,33 м.

n = 8: а = 20/8 = 2,5 м.

n = 10: а = 20/10 = 2 м.

Принимаем количество балок настила n=8 и расстояние между ними а=2,5 м. Тогда при полезной нагрузке P_n = 22 кН/м² и а = 2,5 м толщина ЖБ настила по табл.1.1 [2] принимается равной t_n = 12 см. Схема нормального типа балочной клетки приведена на рис.2.1.1.

Рис.2.1.1. Нормальный тип балочной клетки

Определение нагрузки на балки настила:

- погонная нормативная равномерно распределённая нагрузка

где а – шаг балок настила,

α – коэффициент, учитывающий собственный вес балок настила (1,01-1,02),

g^н– собственный вес настила равный

где ρ – плотность материала настила (для железобетона 25 кН/м³),

t_н– толщина настила в метрах.

- погонная расчётная равномерно распределённая нагрузка

где γ_f_._g – коэффициент надёжности по нагрузке от веса настила (для ЖБ настила 1,1).

Определение максимального изгибающего момента и максимальной поперечной силы (рис.2.1.2.):

- максимальный изгибающий момент

где l– пролёт балок настила в метрах.

- максимальная поперечная сила

Рис.2.1.2. Эпюра изгибающего момента и поперечной силы

Так как балка настила разрезная сплошного сечения из стали с пределом текучести до 530 МПа и закреплена от потери общей устойчивости, то её расчёт следует производить с учётом развития пластических деформаций.

Определяем требуемый момент сопротивления сечения по формуле:

где c₁– коэффициент, учитывающий пластических деформаций, предварительно принимаем равным 1,1.

R_y – расчётное сопротивление стали С245 (для фасонного проката от 2 до 20 мм равно 240МПа).

По сортаменту прокатных двутавров подбираем необходимое сечение: принимаем двутавр 55Б1 W_x = 2051см³, S_x = 1165см³, I_x = 55680 см⁴ (по ГОСТ 26020-83) (рис.2.1.3.).

b=220

d=9,5

Рис.2.1.3. Двутавр 55Б1

Уточняем значение с₁ по табл.66 [1], при

Получаем методом интерполяции с₁ = 1,11.

Подобранное сечение балки проверяем на прочность по нормальным напряжениям:

Прочность обеспечена.

Находим недонапряжение

Проверка по касательным напряжениям

Проверка выполняется.

Проверяем жёсткость балки настила по нормальным нагрузкам:

где q_n^бн – погонная нормативная нагрузка на балку настила,

l– пролёт балки настила,

I_x– момент инерции сечения балки настила,

(f/l)_u – предельный относительный прогиб балки настила (1/250).

Определяем примерную стоимость 1 м² балочной клетки. При этом принимаем ориентировочно стоимость 1 т стали – 200К руб.; стоимость 1 м³ железобетона – 80К руб. (К – коэффициент повышения стоимости материалов, изготовления и монтажа конструкций).

где С^н = 80Кхt_н = 80Кх0,12 = 9,6К руб/м² – стоимость 1 м³ железобетона (t_н – толщина настила в м),

С^бн = 0,2Кхg^бн/а = 0,2Кх89/2,5 = 7,12К руб/м² - стоимость балки настила.