Типы балочных клеток
Расчетам балочных клеток предшествует этап компоновки, на котором все элементы каркаса наносят на схему и обозначают пролеты и расстояния.
Балочные клетки проектируются повсеместно для гражданских и промышленных зданий. Балочные клетки могут быть выполнены из металла или железобетона в зависимости от задания заказчика. Они имеют широкое применение в качестве рабочих площадок, покрытий, перекрытий, применяются в пролетных строениях мостов, а также в гидротехнических сооружениях.
Рассмотри основные компоновочные схемы:
- самой распространенной является схема, которая называется нормальной, в ней основу балочной клетки составляют главные балки и балки настила;
- упрощенный тип балочной клетки содержит балки только одного направления, которые расположены параллельно короткой стороне. Этот тип применяется для небольших пролетов или при мощных настилах;
- усложненный тип балочной клетки состоит из трех видов балок – главных, второстепенных и балок настила. Его применяют в тех случаях, когда необходимо перекрыть большие расстояния, но нет возможности организовать дополнительные опоры.
Шаг балок настила зависит от материала их изготовления и материала настила. Так металлические прокатные балки со стальным настилом располагают с шагом 600-1600 мм, а с железобетонным настилом принимают шаг 2000-3500 мм.
Шаг второстепенных балок обычно составляет 2000-5000 мм и зависит от пролета главной балки. Пролет главной балки является самым большим, обычно он составляет от 6 до 18 метров. Для перекрытия больших пролетов используются фермы, арки, рамы.
В большинстве случаев перед проектировщиками будет стоять задача продумать и сконструировать балочную клетку нормального типа, которая состоит из подзадач, выполняемых поочередно. Вначале нужно разработать схему, затем выполнить расчет настила (из стали или железобетона), далее выполняют расчет балок настила, следом рассчитывают главную балку и узлы сопряжения, в завершении выполняют расчет центрально-сжатой колонны и разработку рабочих чертежей.
Рисунок 1. Типы балочных клеток. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Расчет и конструирование узлов сопряжения элементов балочной клетки
Конструирование сопряжений начинается на этапе выбора варианта сопряжения балок, которое может быть этажным, в одном уровне и пониженным. Этот выбор является принципиальным и влияет на дальнейший расчет. Согласно сложившейся практике этажный тип сопряжения наиболее прост для монтажа, но из-за него увеличивается строительная высота и объем здания. В нормальном типе балочной клетки рекомендуют использовать сопряжение в одном уровне, когда верхняя отметка полок сопрягаемых элементов имеют одинаковое значение. Пониженное сопряжение рекомендуется применять в усложненной балочной клетке.
Рассмотрим расчет узлов сопряжения конструкций балок настила с главными балками в нормальной типе балочной клетки, выполненное в одном уровне. Наиболее целесообразным и технологичным считается болтовое соединение. Накладки привариваются к торцам балок настила и крепятся болтами к поперечным ребрам жесткости главных балок.
Расчет заключается в:
- определении необходимого числа болтов, которые работают на срез или смятие;
- определении размеров сварных швов крепления накладки к балке настила.
Для того, чтобы приступить к расчету зададимся диаметром болта нормальной точности, равным 20 мм и определим расчетное усилие на срез и на смятие. Необходимо количество болтов определяется как отношение опорной реакции балок настила умноженное на 1,2 к наименьшему из значений расчетных усилий одного болта на срез или смятие.
Увеличивая опорную реакцию при расчетах на 20 % с помощью коэффициента мы учитываем неравномерность вовлечения болтов в работу
При конструировании болтового соединения необходимо выполнить требования касательно минимальных расстояний между болтами и от края элемента.
Отверстия под болты неизбежно ослабляют сечение накладки, поэтому выполняется проверка на срез.
Сопряжение главных балок и колонн выполняется путем опирания сверху или примыкание сбоку. Для того чтобы укрепить балку, в месте опирания выполняется опорное ребро, которое крепится сварными швами, его размеры определяются расчетом на смятие.
