Конструирование металлической балки составного сечения с перфорированной стенкой

КОНСТРУИРОВАНИЕ МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ БАЛКИ СОСТАВНОГО СЕЧЕНИЯ С ПЕРФОРИРОВАННОЙ СТЕНКОЙ

Статья посвящена проблемам расчета н конструирования металлических конструкций и их применения в современном гражданском строительстве. Описаны основные этапы расчета стальной перфорированной балки пролетом б метров и ее сравнение с аналогичной двутавровой балкой. Предложены способы применения данной балки в конструктиве жилого дома.

В современном строительстве все чаще железобетонные конструкции уступают стальным. Это обусловлено относительной легкостью стальных конструкций, а так же возможностью создания зданий самых различных конструктивных форм. Однако, стальные конструкции дороже железобетонных, поэтому возникает проблема экономии материала и более эффективного их использования. В данной статье рассматривается сечение стальной балки, которое позволит значительно увеличить экономию материала, и способы его применения при относительно небольших нагрузках.

АСЧМ 20-93

Рассматриваемое сечение образуется путем разреза стенки прокатного двутавра 40Ш2 СТО АСЧМ 20-93 по ломанной линии с последующей приваркой к полученному сечению стального квадрата размером 45x45 мм. По всей длине полученной балки создается перфорация.

Таблица 1 - Сбор нагрузок

Производим сбор нагрузок на балку для жилого здания, учитывая эксплуатационную нагрузку.

Погонная нагрузка на балку, при опирании на нее с двух сторон плит перекрытия длиной 3 м будет в итоге равна q = g-Ьф = 7,09-3 = 21,27 кН/м . Для расчета был использован программный комплекс SCAD.

q=2193 кН/м

Рисунок 4 - Расчетная схема балки

Балку принимаем изготовленной из стали строительной С245 ГОСТ 27772-88.

В результате расчета получаем: максимальный прогиб - 26,16 мм, максимальное напряжение - 974 кг/см2, минимальное напряжение - (-2080 кг/см~)

Рисунок 5 - Конечно-элементная схема балки с перфорированной стенкой

Рисунок 6 - Поля напряжений NX для балки с перфорацией

Рисунок 7 - Поля напряжений NY для балки с перфорацией

Рисунок 8 - Деформационная схема балки с перфорированной стенкой

По этой же схеме рассчитываем двутавр 40Ш2 СТО АСЧМ 20-93.

В результате расчета получаем: максимальный прогиб - 5мм, максимальное напряжение - 482 кг/см2, минимальное напряжение - (-482 кг/см2)

Полученные в результате расчета характеристики перфорированной балки в 2 раза хуже при работе на растяжение и в 4 раза хуже при работе на сжатие по сравнению со стандартным сечением двутавра 40Ш2 СТО АСЧМ 20-93. Однако, коэффициент использования такого сечения значительно выше, так как оно полностью воспринимает нагрузки, возникающие в стандартном жилом здании. Запас прочности данного сечения составляет 9,56% .

Такая конструкция балки обладает значительными преимуществами при использовании в конструктиве здания. Опирание плит перекрытия на балку осуществляется в одном уровне. Технические отверстия необходимы для закрепления плит, опирающихся на балку. Для этого у каждой плиты в приопорных участках освобождается арматура для последующей приварки к стальному квадрату в верхней части балки. После этого, приопорные участки замоноличиваются.

Опшкхие п/цп но бо/ки

Рисунок 9 - Узел опирания плит перекрытия на перфорированную балку

Такая конструкция балки позволяет значительно сократить расход материала, что уменьшает стоимость объекта. Конструктивно упрощается узел опирания плит перекрытия. Поэтому трудозатраты и время возведения несущего каркаса здания сокращаются. Благодаря этому снижается стоимость строительства в целом.

Список литературы

Беленя Е.И. Металлические конструкции. Общий курс. Учебник для вузов / Под ред. Е.И. Беленя. - М.: «Стройиздат», 2001. - 560 с.

СТО АСЧМ 20-93. Прокат стальной сортовой фасонного профиля. Двутавры горячекатаные с параллельными гранями полок. - М.: 1994.

ТОСТ 27778-88. Прокат для строительных стальных конструкций. - М.: 1989.

SCAD Office. Вычислительный комплекс SCAD / Карпиловский В.С., Криксунов Э.З., Маляренко А.А. и др. - М.: «СКАД СОФТ», 2011 - 656 с.

СП 20.13330.2011. Нагрузки и воздействия. - М.:2011.

УДК 725.39

Количество показов: 1819