Металлическая балочная клетка, её проектирование

Расчет балочной клетки является одним из самых распространенных и часто применяемых расчетов, именно поэтому его используют для обучения студентов. Далее рассмотрим из каких этапов состоит расчет, и как моделируется балочная клетка с помощью компьютера.

Этапы расчета балочной клетки

Любое проектирование, как студенческое, так и рабочее, начинается с анализа проектной задачи, то есть исходных данных. В общем виде условие обычно бывает сформулировано следующим образом; «Необходимо рассчитать и сконструировать балочную клетку производственного здания, размеры ячейки составляют Х на У метров, нормативная нагрузка равняется Z кН/м2, материал конструкций - сталь С235 (С285), отметка верха настила - R метров. Район строительства – город N».

Этих данных достаточно, чтобы начать разработку балочной клетки, дальнейшие действия можно распределить на несколько этапов:

• выполняют компоновку балочной клетки, согласно указанным размерам ячейки. Нормальная балочная клетка состоит из колонн, на которые опираются сварные или прокатные главные балки, на которые опираются балки настила. Усложнённая балочная клетка отличается тем, что на главные балки сначала устанавливают вспомогательные балки, а на них опираются балки настила, при этом необходимо, чтобы шаг вспомогательных балок был больше, чем шаг балок настила;
• компоновочная схема позволяет составить расчетную схему и оценить каким нагрузкам подвержен каждый из элементов;
• определяют толщину настила;
• выполняют расчет и конструирование балки настила, для этого оценивают нагрузки, которые воспринимает этот элемент. Учитывается нормативная нагрузка и расчетная нагрузка, определяется максимальный изгибающий момент и требуемый момент сопротивления исходя из прочности на изгиб. По сортаменту подбирают элемент, который удовлетворяет условиям;
• после подбора балки настила приступают к конструированию главной балки, обычно выполняют сварной элемент, двутаврового сечения, состоящий из двух полок и стенки. Для расчета ведут сбор нагрузок, выбирают высоту главной балки, выполняют компоновку сечения. Подобранное сечение проверяют по первой группе предельных состояний, должна быть обеспечена местная устойчивость стенки. Так как в разных пролетах может быть размещено различное оборудование, то для экономии металла может потребовать расчет изменения сечения главной балки;
• разрабатывают узел сопряжения балок настила и главных балок, для усложненной балочной клетки узел сопряжения балок настила, вспомогательных балок с главными балками.

Рисунок 1. Пример балочной клетки производственного здания. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Компьютерное моделирование балочной клетки

Освоение методики расчета позволяет перейти к использованию компьютерных программ для уменьшения доли рутинных операций.

Для создания компьютерной модели используют следующие программные комплексы:

• Лира;
• Revit Structure;
• SCAD;
• RSTAB.

Применение компьютерного моделирование не может заменить работы инженера-конструктора, а лишь облегчает визуализацию полученных данных и обеспечивает совместную работу всей команды проектировщиков. Также есть программы, которые созданы именно для визуализации различных элементов, при этом в них нельзя выполнить расчеты или ввести данные о нагрузках, к примеру, 3D max.

Балочная клетка — это наиболее распространенный вид строительных конструкций, они широко применяются как в производственных, так и в гражданских зданиях. инженерных сооружениях. Расчет состоит из определенного набора действий, которые должны выполняться последовательно.

Выполнение расчета всегда требует большой концентрации, сосредоточенности, необходимо внимательно учитывать все факторы, которые могут оказать влияние на работу конструкций, назначение здание и режим эксплуатации. Особое внимание всегда уделяется району проектирования, от места будущего строительства зависит не только снеговая и ветровая нагрузка, но и уровень сейсмической активности.