Проектирование металлический конструкций начинается с компоновки, а она невозможна без знания происходящих внутри объекта процессов и требований к организации пространства. Для промышленных зданий важен простор, определенные расстояния между опорами, которые позволили бы разместить оборудование, технологическую линию. Для общественных зданий важно создать просторные коридоры и понятную структуру ячеек –магазинов или офисов. Жилым зданиям такой размах не нужен, в них достаточно использовать ячейку 6 на 6 метров. Таким образом, компоновка будет зависит от назначения объекта и его функций.
Конструирование балок
После того, как перед глазами конструктора предстанет будущий план объекта, он сможет начать конструирование. Эскиз, на котором условно показаны несущие и ограждающие элементы, — это начало работы, которое легко превратить в расчетную схему, отбросить лишнее, оставив лишь суть. Архитектор, который работал над планом, зная лишь примерные габариты несущих элементов, выдает задание, чтобы уточнить какие конструкции могут быть применены. Для сложных решений могут потребоваться пространственные элементы, фермы, рамы, для простых и универсальных - балки.
Зная габариты пролетов, расставив опоры, конструктор приступает к расчету балочной клетки. Как правило балочная клетка состоит из главных балок, вспомогательных балок и балок настила. Расчет ведется от самых верхних (настила и балок настила) к нижним (главным балкам).
На этапе компоновки необходимо:
- составить расчетную схему;
- обозначить все элементы (колонна – К1, главная балка – Г1, второстепенная балка -Г2 и т.д.);
- показать размеры всех пролетов и шаг конструкций;
- определить тип балочной клетки и тип опирания элементов;
- определить материал конструкций.
Для того чтобы приступить к конструированию, можно зарисовать схематично каждую из балок и узел их примыкания. Как правило балки настила и вспомогательные балки можно подобрать по сортаменту, а главную балку делают составной.
Рисунок 1. Основные типы опор в балке, которые показываются в расчетных схемах. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Опорное ребро – это элемент балки, который представляет собой стальной лист, приваренный к торцу балки по всему периметру, выпущенный ниже края нижнего пояса на 15-20 мм.
Расчет опорной части балок
При сопряжении балок и стальных колонн используют один из двух типов соединения:
- опирание сверху. В этом варианте возможны вариации - либо работают строгальные опорные ребра балки и выполняется монтажная прокладка из листа между балками, либо балки устанавливаются на отдельные центрированные прокладки.
- примыкание сбоку выполняется через строганные опорные ребра балки и опорный столик, приваренный к колонне.
Опорное ребро является главным элементов, который передает нагрузку от балки на колонну в любом варианте сопряжения. При вертикальном опирании выполнить монтаж проще, но в таком случае увеличивается высота здания (объекта). При боковом примыкании монтаж выполнить сложнее, но строительная высота остается прежней.
Рисунок 2. Схемы узлов опирания балок. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Ширина опорного ребра как правило более 180 миллиметров, при этом его не делают шире пояса балки на опоре. Определив ширину ребра, вычисляют его толщину, исходя из условия смятия, поделив опорную реакцию балки на расчетное сопротивление стали смятию, коэффициент условий работы и ширину.
Опорное ребро работает на смятие, поэтому его площадь легко определить, разделив расчетную опорную реакцию на расчетное сопротивление смятию.
Поперечные ребра, а также опорное ребро проходят проверку на продольный изгиб, относительно оси z-z.
Проверка устойчивости опорной стойки должна удовлетворять условию, при котором опорная реакция балки, разделенная на произведение коэффициента продольного изгиба, площади сечения ребра, расчетного сопротивления смятию и коэффициента условия работы будет меньше единицы. Коэффициент устойчивости зависит от условной гибкости, его определяют с помощью таблиц из нормативной документации для типа кривой устойчивости. Определив площадь стойки, момент инерции, радиус инерции, гибкость, находим коэффициент устойчивости и проводим проверку. Если проверка пройден успешно и значение меньше единицы, то принятые значения верны. Опорное ребро прикрепляется к стенке с помощью механизированной сварки непрерывными швами.
