6. Проектирование элементов мк мостов

   1. Балочные конструкции

      1. Общая характеристика балок и балочных клеток

Металлические балки чаще всего проектируют двутаврового сечения. Легкие балки часто изготавливают из швеллеров (прокатных или гнутых) .

В зависимости от пролета и нагрузки балки изготавливают: из прокатных, гнутых профилей и составного сечения.

Балки составного сечения применяются, когда прокатные или гнутые профили не удовлетворяют требованиям прочности.

Рис. 6.1. Балки составного сечения.

Среди балок составного сечения более экономичны сварные балки, чем клепаные.

Балки используют в виде отдельно стоящих несущих конструкций (подкрановые балки) или в виде системы перекрестных балок – балочных клеток.

Поверх балочных клеток укладывают настил.

Балочные клетки бывают таких типов:

Упрощенный – состоит из балок одного направления, которые опираются на несущие стены

а б в

Рис. 6.2. Схемы балочных клеток:

а) упрощенная; б) нормальная; в) усложнённая.

1. Балки настила; 2. Главные балки; 3. Вспомогательные балки

Нормальный тип – содержит две системы балок: главные балки и балки настила, которые опираются на главные.

Усложненный – кроме главных балок и балок настила, содержит еще и вспомогательные.

Главные балки, как правило, имеют составные сечения, а балки настила изготавливают из прокатных, гнутых или прессованных профилей. Шаг главных балок принимают 3-6 м, балок настила – 0,6-1,6 м, вспомогательных балок – 2-5 м.

Соединение балок в системе балочной клетки может быть:

а б в

Рис. 6.3. Схемы соединения балок в системе балочной клетки.

а) этажное – второстепенные балки устанавливают на верхний пояс ниже расположенных конструкций. Такое соединение удобнее во время монтажа, но требует большей конструктивной высоты перекрытия;

б) в (на) одном уровне – второстепенные балки присоединяют к главным сбоку через ребра жесткости;

в) пониженное – часто используется в балочных клетках усложненного типа.

2. Стальные настилы

Наиболее часто настил балочных клеток может быть железобетонным или стальным.

Используют стальные листы толщиной 6-14 мм. При толщине настила 6-8 мм применяют рифленые листы, а при больших – гладкие. При небольших нагрузках 300-700 кг/м² и пролётах до 1400 мм применяют просечно-вытяжную сталь.

Наиболее простая конструкция настила состоит из стального листа, уложенного на балки и прикрепленного к ним сваркой. Такое прикрепление настила к балкам делает невозможным сближения опор настила при его прогибе под нагрузкой.

Это вызывает в нём растягивающие усилия, которые улучшают работу настила.

Рис. 6.4. Плоский металлический настил:

а) опирание настила на балку; б) расчетная схема.

Толщину плоских настилов вычисляют от воздействия нормативной нагрузки q_н, и относительных предельных прогибов f/l (де f - прогиб, l – пролёт настила).

Установлено, что при нагружениях, которые не превышают 5 т/м² и предельных относительных прогибов не более чем 1/150, прочность закрепленного по краям настила вседа будет обезпечена и его не обходимо расчитывать только на Прогиб (т.е. по жесткости).

Для определения необходимой толщины настила можно воспользоваться уравнением Тимошенко-Телояна:

,

где n₀=l/f – отношение пролёта настила к предельному значению его прогиба; q_н – нормативная нагрузка;  - коэффициент Пуассона (для стали =0,3).

Если n=1/150, то формула принимает вид:

,

где q_н (КПа, кН/м²).

Горизонтальную опорную реакцию, на действие которой необходимо рассчитать швы крепления настила к балкам, определяют по формуле:

, (кг/м или кН/м),

где _q – коеффициент надёжности для полезной нагрузки.