Евдокимцев, Умнова - Проектирование и расчет стальных балочных клеток

Евдокимцев, О.В.

Проектирование и расчет стальных балочных клеток: учеб. пособие / О.В. Евдокимцев, О.В. Умнова. Тамбов : Изд-во Тамб. гос. техн. ун-та, 2005. 136 с.

В учебном пособии содержатся рекомендации по проектированию стальных конструкций балочных клеток: настила, балок настила, вспомогательных балок, главных балок, колонн; излагаются методики и примеры расчета стальных настилов, прокатных и сварных составных балок, сплошных и сквозных колонн.

Учебное пособие предназначено для использования в курсовом и частично в дипломном проектировании при расчетах конструкций балочных клеток студентами специальностей "Промышленное и гражданское строительство", "Архитектура", "Городское строительство и хозяйство".

© Евдокимцев О.В., Умнова О.В., 2005

© Тамбовский государственный технический университет (ТГТУ), 2005

Памяти

Ляпина Наиля Искандяровича посвящается

ПРЕДИСЛОВИЕ

В повышении качества усвоения специальных дисциплин большое значение имеет курсовое проектирование. Опыт постановки и организации курсового проектирования показал, что для успешного выполнения проекта студенту необходимо учебное пособие, содержащее развитые методические указания, варианты конструктивного решения, необходимые сведения нормативной литературы и числовые примеры в наиболее сложных для усвоения частях проекта.

В учебном пособии изложены основные положения и приведены примеры расчета конструкций стальных балочных клеток в соответствии с действующими нормами проектирования [4]. Пособие предназначено для использования в курсовом и частично дипломном проектировании при расчетах конструкций балочных клеток студентами специальностей "Промышленное и гражданское строительство", "Архитектура" и "Городское строительство и хозяйство".

Учебное пособие состоит из двух глав и 10 приложений. В первой главе подробно рассматриваются вопросы компоновки балочной клетки, расчета стального настила, прокатных и составных балок.

Во второй главе рассматриваются вопросы компоновки сечений, расчет стержней сквозных и сплошных центрально сжатых колонн, а также узловых сопряжений конструкций балочных клеток, дан вариант компоновки чертежей конструкций балочной клетки на листе.

В каждом параграфе излагаются методы расчета, конструктивные требования, приводятся примеры расчета.

В приложениях приведены справочные данные, необходимые для проектирования стальных конструкций.

1 ПРОЕКТИРОВАНИЕ БАЛОК И БАЛОЧНЫХ КЛЕТОК

1.1 Общая характеристика балочных конструкций.

Типы балочных клеток и их компоновка

Балки – наиболее распространенные строительные конструкции. Они нашли широкое применение в строительстве самых различных сооружений: в общественных, гражданских и промышленных зданиях; мостах; эстакадах; гидротехнических сооружениях и т.д. Балки просты по конструкции, недороги в изготовлении и надежны в работе. Они предназначены для восприятия нагрузок, приложенных в пролете, передачи их на опоры и работают, в основном, на поперечный изгиб. По статической схеме балки разделяют на разрезные, неразрезные и консольные. С точки зрения расхода материала наиболее эффективна двутавровая форма сечения балок.

Стальные балки бывают прокатными и составными. Прокатные балки, чаще всего, имеют двутавровое сечение с параллельными или наклонными гранями полок, реже применяют горячекатаные или холодногнутые швеллеры. Такие балки менее трудоемки в изготовлении, чем составные, но ограниченность сортамента делает невозможным их применение при больших изгибающих моментах. Составные балки изготавливают сварными, реже болтовыми и клепаными. Основной тип сечения балок – двутавровое из трех листов: вертикального – стенки и двух горизонтальных – полок.

Балочная клетка представляет собой конструктивный комплекс, образованный системой балок одного или нескольких направлений, предназначенный для восприятия нагрузок и передачи их на колонны или стены. Балочные клетки применяют в рабочих площадках, покрытиях и перекрытиях зданий, в пролетных строениях мостов, в затворах гидротехнических сооружений и т.д. На балочную клетку укладывают несущий настил (стальной или железобетонный).

В зависимости от назначения, габаритных размеров, значения и схемы расположения нагрузок, типа настила выбирают схему балочной клетки. При этом рассматривают разные типы балочных клеток и выбирают наилучший, исходя из наименьших затрат металла и труда на изготовление и монтаж конструкций. Сравнение вариантов производится на основании эскизного проектирования и приближенных расчетов нескольких вариантов.

По схеме компоновки в плане различают три типа балочных клеток: упрощенный, нормальный и усложненный.

Упрощенный тип основан на использовании балок одного направления, передающих нагрузку на опоры.

Нормальный тип (рис. 1) состоит из главных балок и балок настила, по которым укладывают настил. В балочной клетке нормального типа нагрузка с настила передается последовательно на балки настила (БН), на главные балки, а затем на колонны.

В усложненном типе (рис. 2) балочной клетки имеется три вида балок – главные (ГБ), вспомогательные (ВБ), воспринимающие нагрузку от балок настила, и балки настила. Усложненный тип целесообразно использовать, когда необходимо перекрыть сравнительно большие пролеты, а число внутренних колонн свести к минимуму.

Главные балки проектируют, как правило, составными, а вспомогательные балки и балки настила – прокатными. Главные балки ориентируют вдоль большей стороны ячейки (часть балочной клетки в пределах четырех соседних колонн), размер которой является пролетом главных балок L.

Расстояние между колоннами в перпендикулярном направлении представляет собой шаг балок B. Расстояние между балками настила и вспомогательными балками (шаг балок а и b соответственно) назначают оптимальными, исходя из наименьшей стоимости конструкций балочной клетки "в деле". Балки настила раскладываем по длине главных балок с одинаковым шагом в пределах 0,6…1,6 м при стальном и 2…3,5 м при железобетонном настиле. При этом возможно смещение БН на половину их шага с оси колонн (рис. 1).