1. Компоновка балочной клетки

При компоновке балочной клетки следует учитывать следующие требования:

1. Шаг между балками должен быть одинаковым. В середине пролета не должна располагаться балка.

2. Шаг между второстепенными балками настила должен быть не больше расчетного пролета железобетонной плиты при данной временной нормативной нагрузке.

3. Расстояние между балками кратно 10мм.

Найдем максимальное и минимальное количество пролетов второстепенных балок при максимальном n_max и минимальном n_min расчетном пролетах железобетонной плиты и длине L главной балки:

;

.

Следовательно, перечисленным условиям соответствует размещение в пролете главной балки второстепенных балок с количеством пролетов 5, 7 и 9.

5500

5500

4x1730 1760 4x1730 3120 3120 3120 3120 3120

15600 15600

5500

2230 2230 2230 2220 2230 2230 2230

15600

Таблица 1.1. Компоновка сечения.

№ варианта	Количество шагов	Ширина среднего шага, мм	Ширина крайнего шага, мм	Толщина ж/б плиты, мм
I II III	9 7 5	1730 2230 3120	1730 2230 3120	100 120 140

1.1. Определение нагрузок на перекрытие

Таблица 1.1.1. Распределенные нагрузки на перекрытие.

№ п/п	Конструктивный элемент	Нормативная нагрузка qn, кН/м^2	f	Расчетная нагрузка q, кН/м^2
1 2	Постоянная Цементный р-р Ж/б плита I II III	0,5 2,5 3,0 3,5,	1,3 1,1 1,1 1,1	1,43 2,75 3,3 3,85
3	Временная Полезная	Pn 16	1,2	P 19,2
Итого I II III		19 19,5 20		22,6 23,15 23,7

Погонная нагрузка при вычислении по первой группе предельных состояний:

кН/м;

кН/м.

кН/м.

Погонная нагрузка при вычислении по второй группе предельных состояний:

кН/м;

кН/м.

кН/м.

1.2. Выбор оптимальной схемы балочной клетки (на основе результатов расчета для трех вариантов размещения вспомогательных балок)

Согласно СНиП II-23-81* расчет на прочность балок сплошного сечения из стали с пределом текучести до 580МПа, несущих статическую нагрузку, следует выполнять с учетом развития пластических деформаций при соблюдении следующих условий:

1. Расчет на прочность балок переменного сечения с учетом развития пластических деформаций следует выполнять только для одного сечения с наиболее неблагоприятным сочетанием усилий М и Q, в остальных сечениях учитывать развитие пластических деформаций не допускается.

2. Для обеспечения общей устойчивости балок, рассчитываемых с учетом развития пластических деформаций, необходимо, чтобы передача нагрузки осуществлялась через сплошной жесткий настил, непрерывно опирающийся на сжатый пояс балки и надежно с ним связанный (плиты железобетонные из тяжелого, легкого и ячеистого бетона, плоский и профилированный металличес­кий настил, волнистую сталь и т.п.), или отношение расчетной длины балки к ширине сжатого пояса b, не превышало значений, определяемых по формулам табл.8* СНиП II-23-81* для балок симметричного двутаврового сечения.

3. При изгибе в одной из главных плоскостей уровень касательных напряжений (кроме опорных сечений).

,

 ;

 ,

где ; ;

с — коэффициент, принимаемый по табл.66 СНиП II-23-81*;

— коэффициент, принимаемый не менее единицы и не более коэффициента с;

— коэффициент, равный 0,7 для двутаврового сечения, изгибаемого в плоскости стенки.

Расчет в опорном сечении:

.

Максимальный расчетный момент:

кНм;

кНм.

кНм.

Максимальная расчетная поперечная сила:

кН;

кН.

кН.

Принимаем сталь С245. Согласно п.3 СНиП II-23-81* и табл.1*, табл.51*, табл.52* МПа, МПа. По табл.6* СНиП II-23-81* ,1. Согласно “Правил учета степени ответственности зданий и сооружений при проектировании конструкций“ СНиП 2.01.07-85 .

Расчетный момент сопротивления второстепенной балки:

Принимаем .

м³;

м³.

м³.

По сортаменту подбираем сечение второстепенной балки:

Таблица 1.2.1. Сортамент прокатных балок.

№ варианта	№	Размер, мм				А, см^2	Масса, Кг/м	, см^4	, см^4	W,
		h	b	tf	tw
I	30	300	135	10,2	6,5	46,5	36,5	7080	268	472
II	35	349	155	10	6,5	55,17	43,3	11550	373	662,2
III	40	396	165	11,5	7,5	69,72	54,7	18530	529,7	935,7

Определяем коэффициент (по табл.66 СНиП II-23-81*):

Таблица 1.2.2. Определение коэффициента .

№ варианта	,	,
I	1817,4	1377	0,757	1,106
II	2138,5	1550	0,724	1,1
III	2797,5	1897,5	0,68	1,1

Погонная нагрузка при вычислении по первой группе предельных состояний:

кН/м;

кН/м,

кН/м,

где значение принято согласно табл.1 СНиП 2.01.07-85.

Погонная нагрузка при вычислении по второй группе предельных состояний:

кН/м;

кН/м.

кН/м.

Максимальный расчетный момент:

кНм;

кНм.

кНм.

Максимальная расчетная поперечная сила:

кН;

кН.

кН.

Проверим подобранные сечения по нормальным напряжениям:

,

недонапряжение — 1,2%.

,

недонапряжение — 2,8%.

,

недонапряжение — 1,5%.

Условие прочности по нормальным напряжениям выполняется.

Проверим подобранное сечение по касательным напряжениям:

;

;

.

Условие прочности по касательным напряжениям выполняется.

Проверим второстепенную балку по второй группе предельных состояний (по жесткости):

;

;

,

где значение принято согласно “Дополнения. Разд.10.” СНиП 2.01.07-85.

Условие прочности по второй группе предельных состояний выполняется.

Таблица 1.2.3. Выбор оптимального варианта.

№ варианта	Схема балочного перекрытия	Наименование конструктивных элементов	Количество второстепенных балок	Расход материалов					Трудоемкость		Стоимость, у.е.
				Сталь, кг			Ж/б,				Стальные конструкции		Монтаж балок		Устройство монолитной плиты		Итого
				1 п.м.	Всего
I II		I30 =140	6	54,7 —	1805 —	— 12,01		3,25 35,3		993 —		99,3 —		— 1081		2173,3
II		I35 =120	8	43,3 —	1905 —	— 10,30		3,43 30,3		1048 —		104,8 —		— 926,6		2079,4
I		I40 =100	10	36,5 —	2008 —	— 8,58		3,61 25,2		1104 —		110,4 —		— 772,2		1986,6

Принимаем вариант II как наиболее экономичный.