Разработка балочной клетки перекрытия

1. Чертеж балочной клетки А1 со схемой расположения элементов балочной клетки:

Материал конструкции:

 - настила, балок настила, второстепенных – сталь С245;

- главных балок – сталь С255;

- колонн – сталь С275;

Сварку производить электродами Э42.

Катеты швов 6 мм.

Условные обозначения:

- заводской сварной шов;

- болт нормальной прочности класса 8.8 диаметром 20 мм;

- болт высокой прочности из стали 40Х «Селект» диаметром 20 мм;

- отверстие для болтов диаметром 23 мм.

Общая масса по чертежу 140591,6 кг.

Дополнительные материалы: прилагается расчетно-пояснительная записка на 50 страницах, где ведется разработка усложненной балочной клетки перекрытия габаритами 48х19,5 м.

Перечислены исходные данные:

• Габариты площадки – 48х19,5 м;
• Шаг колонн в поперечном и продольном направлениях – 6,5 м и 16 м;
• Отметка верха настила – 8 м;
• Допустимый относительный прогиб настила – 1/150;
• Временная нормативная нагрузка – 22 кН/м²;
• Материал конструкций:

- настила – железобетон, сталь С245

- колонн (сплошные, сквозные) – сталь С275

- главных балок (сварные, клепанные) – сталь С255

- балок настила и вспомогательных – сталь С245

- фундаментов – бетон класса В15

Система несущих балок, на которые опирается перекрытие, называется балочной клеткой. Существует два вида: нормальная балочная клетка и усложненная. Выполнен расчет этих двух видов, в который входит определение толщины настила для клетки и подбор сечения балок настила с проверкой на жесткость. Также приведены схемы НБК и УБК. Чтобы окончательно выбрать схему рассчитывают расход стали. Для нормальной клетки с сечением балок двутавр №40 расход стали составил 165,4 кг/м². Для усложненной с сечением основной и вспомогательной балок №10 и №45 – 102,6 кг/м². Для дальнейших расчетов выбран вариант усложненной балочной клетки, т.к. у нее наименьший расход стали.

Проведен расчет и конструирование главной балки. Главная балка представлена в виде сварного симметричного двутавра. Определены нагрузки на главную балку: расчетная – 182,2 кН/м, максимальный изгибающий момент – 5830,4 кН/м, максимальная поперечная сила – 1457,6 кН/м и момент сопротивления – 20785 см³. Сечение балки проектируется сварным из трех листов, т.к. момент сопротивления выходит за пределы сортамента. Отсюда окончательная высота балки – 1650 мм. Компоновка сечения состоит из определения толщины стенки, моментов инерции, ширины поясных листов и геометрических характеристик принятого сечения. Выполнено изменение сечения балки за счет уменьшения ширины поясов в целях экономии материала. Данные расчетов занесены в таблицу:

Рассчитаны узлы сопряжения балок. Стык балок выполняют пониженным в целях экономии строительной высоты перекрытия. Стык проводится болтами диаметром 20 мм. Выбранные болты проверяют на несущую способность на срез – 71,01 кН и на смятие – 104,5 кН. По минимальному значению несущей способности определено количество болтов – 3 шт., которые размещают по высоте балки.

Обеспечение общей устойчивости главной балки проверено по двум условиям. Обеспечение местной устойчивости главной балки выполняется установкой ребер жесткости. Выполнены проверочные расчеты центрального и второго отсеков на устойчивость стенки. Проведена  проверка местных напряжений в стенках балок.

Определен катет сварного шва между поясом и стенкой балки – 8 мм. Сконструированы опорный узел и монтажный стык главной балки. Приведены схемы опирания главной балки на колонну и размещения болтов на монтажном стыке балки. Опорный узел проверен на устойчивость по напряжениям – 24,9 кН/см².  Монтажный стык осуществляется 3 накладками пояса и парными накладками стенки на болтах диаметром 20 мм. По максимальному усилию в наиболее загруженном болте – 153,6 кН выполнена проверка на прочность.

Выполнен расчет и конструирование центрально-сжатой колонны. Определена расчетная нагрузка – 2944,2 кН и длина колонны – 7,45 м. В качестве сечения колонны выбрано сквозное сечение, состоящее из двух ветвей двутаврового профиля №50. Найдена ширина сечения – 47 см и выполнена проверка устойчивости – 16,5 кН/см².

Рассчитана соединительная решетка и база колонны с траверсами, т.к. колонна сквозная. Результаты приведены в таблице:

Показан эскиз оголовка колонны. Высчитаны геометрические параметры оголовка: толщина – 20 мм и высота – 90 мм.

В ходе проектирования балочной клетки были перечислены исходные данные, в которых также указан материал элементов клетки. Проведен сравнительный расчет для выбора схемы клетки: нормальной или усложненной. По расходу стали выбрана усложненная схема балочной клетки.

Рассчитана и сконструирована главная балка. Сечение балки – сварной симметричный двутавр. Высота балки – 1650 мм. Просчитаны узлы сопряжения балок. Выполнены проверочные расчеты центрального и второго отсеков на устойчивость стенки и местных напряжений в стенках балок.

Сконструирован опорный узел и монтажный стык главной балки и проверены на устойчивость.

Проведено конструирование и расчет центрально-сжатой колонны. Сечение колонны сквозное из двух ветвей двутаврового профиля №50. Рассчитаны соединительная решетка, база колонны с траверсами и оголовок колонны.

Спецификация – присутствует на чертеже

В программе: Компас 3D v