3 Формулировка задания и его объем

Расчетно-графическая работа выполняется на основании выдаваемого каждому студенту индивидуального задания. Тема: «Балочная площадка на колоннах».

В задании содержатся следующие данные:

– шаг колонн в продольном направлении, А;

– шаг колонн в поперечном направлении, В;

– габариты площадки в плане (например, 3А*3В);

– отметка верха настила, Н;

– строительная высота перекрытия, h_st;

– полезная, нормативная, временная равномерно распределенная по настилу нагрузка, Р_n;

– предельный относительный прогиб настила, f/l_n.

Дополнительные указания: тип сечения главной балки, колонны, материал конструкций, соединения элементов конструкций, коэффициент надежности по уровню ответственности γ_n, район строительства.

Если дополнительных указаний нет, то материал конструкций или тип сечения колонны студент принимает по технико-экономическому обоснованию в соответствии с приводимыми далее рекомендациями: коэффициент надежности γ_n=1 (в расчетах не учитывается), климатический район строительства II₅ с расчетной температурой t -30⁰C.

Пояснительная записка расчетно-графической работы включает следующие разделы:

− введение;

– выбор схемы балочной площадки, расчет прокатных балок и крепления настила;

– расчет и конструирование составной сварной балки и ее узлов;

– расчет и конструирование центрально сжатой колонны и ее узлов;

– заключение.

Примерный объем пояснительной записки расчетно-графической работы – 25–30 листов рукописного текста или компьютерного набора с необходимыми рисунками и пояснениями на листах формата А4. рабочие чертежи выполняются на стадии КМД (конструкции металлические деталировочные) и размещаются на одном листе ватмана формата А1.

На листе должны быть размещены схемы расположения отправочных марок балок, колонн и связей со спецификацией к схемам расположения. Рабочие чертежи отправочных марок балок и колонны со спецификациями, основные монтажные и укрупнительные узлы.

4 Основное содержание расчетно-графической работы по разделам, последовательность и порядок их выполнения

4.1 Выбор схемы балочной площадки, расчет настила и прокатных балок

4.1.1 Компоновка балочных площадок

Выбор оптимального варианта балочной площадки производят по результатам сравнения нескольких схем площадок. Обычно рассматриваются 1–2 варианта нормальной и 1–2 варианта усложнённой балочной площадки, и устанавливается наиболее экономичный вариант.

Компоновку балочной площадки можно начинать с определения шага балок настила а (рис.1.1, 1.2). Шаг балок, на которые опирается настил, зависит от материала и конструкции настила, а также величины нагрузки. Этот шаг определяют расчётом в зависимости от пролёта настила, рациональной толщины или назначают по конструктивным соображениям.

При расчёте плоского стального настила его рациональную толщину t_n можно принимать в зависимости от полезной нагрузки p_n по таблице 1.1.

Таблица 1.1 – Рациональные толщины настила

pn, кН/м2	10	11–15	16–20	21–25	26–30	31–35	36–40	41–50	51–60
tn, мм	6	7	8	9	10	11	12	14	16

Листы настила, приваренные к балкам, работают на изгиб и растяжение. Для расчёта таких настилов можно пользоваться графиками из работы [12 с. 10], приведенными на рисунке 1.3. Эти графики позволяют получить максимальные отношения пролёта настила _n (рисунок 1.4) к его толщине t_n по полезной нормативной нагрузке p_n и предельному прогибу настила f/ _n, если f/ _n  1/150 и p_n< 60 кН/м². То есть в этом случае максимальный пролёт определяется по жёсткости настила.

Если f/ _n  1/120, то максимальное отношение определяется по расчётной нагрузке p = γ_f ·p_n (γ_f = 1,2 – коэффициент надёжности по нагрузке при p_n  2 кН/м²) и кривой прочности на рисунке 1.3. Таким образом, в этом случае максимальный пролёт определяется из условия прочности настила.

Рисунок 1.1 – Фрагмент схемы расположения элементов балочной площадки нормального типа:

1 – настил; 2 – балки настила; 3 – главные балки; 4 – колонны; 5 – фундаменты; 6 – укрупнительный стык главной балки; 7 – контуры требуемого габарита помещения под балочной клеткой.

Рисунок 1.2 – Фрагмент схемы расположения элементов балочной площадки усложнённого типа:

1 – настил; 2 – балки настила; 3 – главные балки; 4 – колонны; 5 – фундаменты; 6 – вспомогательные балки; 7 – контуры требуемого габарита помещения; 8 – укрупнительный стык главной балки.

Допускаемый прогиб настила обычно  1/120, и пролёт или толщину настила часто принимают по предельному прогибу. Поэтому для настила следует принимать самую дешевую малоуглеродистую сталь обычной прочности С235 по ГОСТ 27772-88 при температуре эксплуатации  -30°С. При более низких температурах используют сталь С245 и другие более качественные и прочные стали для конструкций группы 3, таблица 50* СНиП [3].

Максимальный шаг балок настила можно увеличить по сравнению с максимальным пролётом настила на ширину полки балки настила. Так как пролётом настила можно считать расстояние между кромками балок (рисунок 1.4). Предварительно ширину полки балки настила b можно принять равной 80 – 160 мм, меньшие значения для балок настила малых пролётов (пролёты обычно от 2 до 12 м), тогда максимальное расстояние между балками настила равно:

а_max = l_n+b. (1.1)

Число шагов балок настила для нормального варианта балочной площадки принимают по значению:

n_n = A/а_max, (1.2)

полученное число округляют до целого, как правило, в большую сторону.

Для усложнённого варианта балочной площадки число шагов балок настила принимают по значению:

n_u = B/а_max, (1.3)

полученное число округляют до целого, как правило, в большую сторону.

Округление в меньшую сторону можно допустить, если принимаемый максимальный шаг балок настила не будет превышать a_max более чем на 3%.

Р исунок 1.3 – Графики для определения максимального относительного пролёта настила ( _n/t_n) из стали С235

Средние расстояния между балками настила: для нормального варианта балочной площадки

а_n = A/n_n, (1.4)

для усложнённого варианта балочной площадки

а_u = B/n_u. (1.5)

При чётном числе шагов n_n их располагают, как показано на рисунке 1.1. При нечётном числе шагов n_n балки настила располагают на цифровых осях. В этих случаях балки настила не будут опираться в середине главной балки.

Желательно, чтобы окончательно принимаемые расстояния между балками настила – а (рисунки 1.1, 1.2) удовлетворяли следующим требованиям:

– укладывались без остатка на шаге колонн в продольном направлении A − для нормального варианта;

− и на шаге колонн в поперечном направлении B − для усложнённого варианта.

Эти расстояния должны быть кратны сантиметру и по возможности одинаковы. Можно допускать разницу расстояний не более 3%. Желательно, чтобы разность шагов была не более 1см.

Балки настила и вспомогательные балки размещают так, чтобы они не опирались на середину главной балки (рисунки 1.1, 1.2), так как в середине главной балки обычно устраивают её укрупнительный стык, а опирание балок в этом месте может усложнить укрупнительный стык. Для того чтобы отправочные марки главных балок были одинаковыми, желательно также размещать опираемые на них балки симметрично относительно середины главных балок. Это обеспечивает симметрию расположения деталей для главной балки;

Шаг вспомогательных балок обычно назначается 2 – 5 м. Экономически целесообразно назначать его не более шага главных балок – B. Вспомогательные балки располагают по цифровым осям, т.е. число их шагов должно быть принято нечётное.

Шаг вспомогательных балок в первом приближении можно принять равным

, м. (1.6)

а количество шагов

(1.7)

полученное число округляют до ближайшего нечётного числа, округляя, обычно, n в большую сторону.

Составив на основании изложенного 2 – 3 схемы расположения балок настила и вспомогательных балок, приступают к их расчёту.