Балочная клетка представляет собой здание, выполненное в металлическом каркасе с листовым либо железобетонным настилом. Такие здания предназначены для размещения в них различных цехов, а также для складирования всевозможных материалов и конструкций. Основное отличие балочной клетки от обычного промышленного здания, выполненного в металлическом каркасе, заключается в отсутствии ферм. В балочной клетке их функцию выполняет двутавровая балка по ценам от производителя.
Проектирование балочной клетки начинается со сбора нагрузок на покрытие. На окончательный размер железобетонной плиты либо толщину металлического листового настила существенное влияние оказывает снеговая нагрузка, поэтому ее правильный учет очень важен.
Следующим этапом является подбор балок настила. Под балками настила понимаются такие балки, на которые укладывается настил. Перед тем, как выполнять подбор балок настила, необходимо выбрать их шаг. Это делается произвольным образом с одним условием, а именно: шаг должен быть такой, чтобы на одну ячейку, ограниченную четырьмя колоннами, приходилось четное количество балок. Это необходимо для того, чтобы балка настила не попала на самый центр главной балки.
Дело в том, что главная балка сваривается из двух отправочных марок, поэтому если балка настила будет опираться точно на середину главной балки, увеличится нагрузка на сварной шов. Исходя из условия прочности по второй группе предельных состояний, вычисляется требуемый момент сопротивления балки настила, после чего из сортамента металлопроката выбирается балка с ближайшим большим моментом сопротивления сечения.
На этом подбор балок настила закончен. Следует сказать, что компоновка балочной клетки, состоящая из балок настила и главных балок, называется нормальной. Помимо нормальной существует усложненная компоновка, включающая в себя еще и вспомогательные балки. В таком варианте компоновки на вспомогательные балки опираются балки настила, а на главные балки опираются вспомогательные балки.
Усложненная компоновка имеет смысл только в том случае, если шаг вспомогательных балок превышает два метра. При этом возрастает грузовая площадь для вспомогательной балки, а также существенно увеличивается нагрузка, приходящаяся на вспомогательную балку. При таком варианте из сортамента металлопроката не всегда удается подобрать прокатную балку.
Следующим этапом является проектирование главной балки. Такие балки имеют очень большую длину и, как следствие, на них приходится большая нагрузка, поэтому подобрать профиль из сортамента не получится. Балку необходимо проектировать сварной из трех металлических листов, два из которых составляют пояса балки, а третий стенку.
На этапе проектирования главной балки осуществляется масса расчетов, связанных с подбором толщины поясов и стенки, проверкой прочности и устойчивости такой балки. Обязательным действием является отыскание оптимальной высоты главной балки, при которой расход металлопроката будет минимальным.
