Основные размеры балочной клетки

Основные размеры балочной клетки в плане и по высоте обусловливаются технологическими требованиями или архитектурными соображениями.

Главные балки обычно опирают на колонны и располагают вдоль больших расстояний. Расстояние между балками настила определяется несущей способностью настила и обычно бывает 0.6... 1.6 м при стальном настиле.

Расстояние между вспомогательными балками обычно назначается в пределах 2...5 м, и оно должно быть кратно пролету главной балки. При выборе этого расстояния надо стремиться получить минимальное число вспомогательных балок, причем прокатных. Установив направление, пролет главных балок и расстояние между балками настила, выбирают тип и компонуют балочную клетку таким образом, чтобы общее число балок было наименьшим, балки настила и вспомогательные балки были прокатными, а сопряжения между балками были простыми и удовлетворяли требуемой строительной высоте перекрытия.

Настил балочной клетки

На практике применяют настилы из разных материалов: деревянные, железобетонные, металлические. Но в курсе металлических конструкций мы рассматриваем только последние. В качестве несущего настила чаще всего применяют плоские стальные листы. Простейшая конструкция несущего настила состоит из стального листа, уложенного на балки и приваренного к ним (Рис. 29). Расстояние между балками, поддерживающими настил, определяется его несущей способностью или жесткостью.

Рис. 29 – Конструкция несущего настила

Для настилов рекомендуется использовать листы толщиной 6...8 мм при нагрузке q< 10 кН/м²; 8... 10 мм при 11 <q< 20 кН/м²; 10... 12 мм при 21 <q<30 кН/м²; 12... 14 при q>30 кН/м². Приварка настила к балкам делает невозможным сближение опор настила при его прогибе под нагрузкой, что вызывает в нем цепные усилия Н, величина которого определяется по приближенной формуле

                                                       (40)

где γ_f- коэффициент надежности по нагрузке; , - величина предельногопрогиба;l-пролет настила; Е₁= E/(1-ν²); t-толщина настила.

При нагрузках на настил, не превышающих 50 кН/м², и предельном относительном прогибе не более 1/150 прочность шарнирно закрепленного по краям настила всегда будет обеспечена, и его надо рассчитывать только на прогиб.

Металлические настилы различаются по конструкции: плоские – профилированные, сплошные – сквозные, простые – сложные. Плоские сплошные настилы (обычно из рифленой листовой стали) условно подразделяются в зависимости от их гибкости на толстые, жесткие - , средние - 50 , тонкие, гибкие - . Отвечающие этим настилам расчетные схемы и расчетные усилия приведены в таблице 6.

Таблица 6 - Расчетные схемы и расчетные усилия настилов в зависимости от их гибкости

Гибкость настила	Тип расчетной схемы	Расчетные усилия
	Балка	;
	Моментная оболочка (изгибно-жесткая нить)	;
	Безмоментная оболочка (гибкая нить)	;

Наиболее широко применяются настилы средней гибкости, кстати, и наиболее сложные в работе. Поэтому для их расчета отработана достаточно удобная, хотя и упрощенная методика, ориентированная на обеспечение требуемой жесткости (при этом проблема прочности решается как бы автоматически и с запасом) – по табл. 40 СНиП II-23-81* параметр жесткости для стального настила рабочих площадок n=150.

Порядок расчета плоского настила:

Предварительно определяется предельная гибкость настила по формуле:

;                                          (41)

где  - модуль упругости стали при цилиндрическом прогибе настила; =0,3 – коэффициент Пуассона;  - полезная временная нормативная нагрузка на единицу площади перекрытия (обычно задана). Пролет настила , он же шаг балок настила (его подкрепляющих) назначается или принимается, достаточно свободно, исходя из какой-либо частной логики, например, условия кратности размерам ячейки балочной клетки, а затем определяется толщина настила

,                            (42)

с последующим округлением до целых миллиметров в большую сторону. Если мм, то расчет закончен, если  выходит за рекомендуемые пределы, нужно скорректировать  и уточнить .