Рекомендуемая толщина стального настила

Полезная нагрузка p n, кН/м2	Толщина листа, мм
До 10	6 – 8
11 – 20	8 – 10
21 – 30	10 – 12
³ 31	12 – 14

При нагрузках, не превышающих 50 кН/м², и предельном относительном прогибе f _u/l _н = 1/n _о = ≤ 1/150 прочность шарнирно закрепленного по краям стального настила всегда будет обеспечена и его рассчитывают только на жесткость.

Максимальный пролет настила l _н (шаг балок настила а₁) определяется из условия жесткости по формуле

Принимаем в осях l _н = a₁ = 1,2 м (балки настила в этом случае укладываются в пролете главной балки  целое число раз). Пролет можно принять несколько больше требуемого, так как фактический пролет настила (расстояние между краями полок соседних балок в свету) будет меньше.

Усилие Н на 1см ширины настила, на которое рассчитываются сварные

швы, прикрепляющие настил к балкам, определяется по формуле

где    g_¦p = 1,2 – коэффициент надежности по нагрузке для полезной нагрузки.

Выбор типа электродов для сварки стали соответствующего класса и расчетное сопротивление металла шва принимается по табл. 2.5 и 2.7.

Настил крепится к балкам угловыми швами, выполненными ручной сваркой электродами типа Э42 по ГОСТ 9467-75*, имеющими расчетное сопротивление металла швов R _w¦ = 18 кН/см².

Катет углового шва k _f определяется по формуле

k _f = H/(β _f l _w R _wf γ _c) = 2,37 / (0,7 · 1 · 18 · 1) =0,19 см,

где – коэффициент, учитывающий глубину проплавления шва для ручной сварки, принимается по табл. 3.6;

g _с = 1,0 – коэффициент условий работы конструкции, учитывающий возможные отклонения принятой расчетной модели от реальных условий работы элементов конструкций, соединений, а также изменения свойств материала вследствие влияния температуры, влажности, длительности воздействия, его многократной повторяемости и других факторов, не отражаемых непосредственно в расчетах (принимают по табл. 3.5);

l _w = 1,0 см – длина шва, равная ширине рассматриваемой пластинки.

Принимаем конструктивно минимальный катет k _{f ,min} = 4 мм в зависимости от максимальной толщины соединяемых элементов по табл. 3.3.

Максимальный катет угловых швов k _{f ,max} принимается не более толщины настила t _н.

Расчет балки настила

Балка настила рассматривается как однопролетная шарнирно опертая система, нагруженная равномерно распределенной нагрузкой (рис. 4,5). Балку, относящуюся ко 2-му классу, проектируем из прокатного двутавра.

Рис. 4.5. Расчетная схема балки настила (1-й вариант)

Определение нормативной и расчетной нагру зок. Нормативная нагрузка на балку при опирании на нее сплошного стального настила принимается равномерно распределенной:

Расчетная нагрузка

где g_¦g = 1,05 – коэффициент надежности по нагрузке для постоянной на- грузки от стального проката.

Определение усилий и компоновка сечения . Расчетный пролет балки настила l равен шагу колонн В.

Расчетный изгибающий момент в середине пролета балки

Максимальная поперечная сила у опоры

Расчет балки на прочность выполняем с учетом развития пластических деформаций. Требуемый момент сопротивления поперечного сечения балки в этом случае определяется:

W _n,min = M_max/(c _x βR _y γ _c) = 8487 / (1,12 · 1 · 24 · 1) = 315,74 см³,

где c _x = 1,12 – коэффициент, учитывающий резерв несущей способности

изгибаемого элемента, обусловленный пластической работой материала (при проверке прочности балки уточняется);

β = 1 при τ _x = 0 в сечении с М_max.

По сортаменту выбираем ближайший номер двутавра, у которого    W _x > W _{n ,min}. Принимаем I27, имеющий момент сопротивления W _x = 371 см³; статический момент полусечения S _x = 210 см³; момент инерции сечения       I _x = 5010 см⁴; площадь сечения А = 40,2 см²; ширину пояса b _f = 125 мм; толщину пояса t_¦ = 9,8 мм; толщину стенки t _w = 6 мм; линейную плотность (массу 1 м пог.) 31,5 кг/м.

Уточнение коэффициента с _x, М и Q c учетом собственного веса балки настила, для чего определяем:

площадь пояса

A _f = b _f t _f = 12,5 ∙ 0,98 = 12,25 см ²;

площадь стенки

A _w= A – 2A _f = 40,2 – 2 ∙ 12,25 = 15,7 см ²;

отношение

α _f =

Коэффициент с _x для двутаврового сечения определяется согласно табл. 4.2 линейной интерполяцией:

Равномерно распределенная нагрузка от собственного веса балки настила длиной 1 м q _{n ,бн} = 0,315 кН/м.

Нормативная нагрузка

Расчетная нагрузка

Изгибающий момент

Поперечная сила

Проверка несущей способности балки . Проверка прочности по нормальным напряжениям в середине балки:

Недонапряжение (резерв несущей способности)

Несмотря на большое недонапряжение сечение принято, так как при изменении сечения в меньшую сторону, принимая ближайший профиль I24 с W _x = 289 см³, перенапряжение составит 14,2%.

Проверка прочности по касательным напряжениям у опоры при расчете прокатной балки с учетом развития пластических деформаций:

где h _w = h – 2t_¦ = 27 – 2 ∙ 9,8 = 25,04 cм.

Общую устойчивость балок настила проверять не надо, поскольку их сжатые пояса надежно закреплены в горизонтальном направлении приваренным к ним стальным сплошным настилом.

Проверка местной устойчивости поясов и стенки прокатных балок не требуется, так как она обеспечивается относительно большими их толщинами, принятыми из условий технологии проката.

Проверка жесткости. Прогибы, определяемые от нормативных нагрузок, не должны превышать их предельных значений, установленных нормами проектирования. Для однопролетной балки, нагруженной равномерно распределенной нагрузкой, проверка прогиба производится по формуле

где  при пролете l = 6 м (см. табл. 4.1).

Принятое сечение удовлетворяет условиям прочности и жесткости.

При других видах загружения прогиб балки можно проверить по формуле

f_max = M _n,maxl²/(10EI _x) ≤ f _u,

где M _n,max – максимальный момент в балке от нормативной нагрузки.

В случае невыполнения любого из условий (перенапряжение или большой резерв несущей способности) необходимо изменить сечение, приняв по сортаменту другой ближайший больший или меньший номер двутавра и вновь произвести проверки.

Определяем вес балки настила на 1 м² рабочей площадки, необходимый для дальнейших расчетов, деля линейную плотность балки на шаг балок настила а₁ = 1,2 м:

4.2. Второй вариант балочной клетки

Тип балочной клетки – усложненный (рис. 4.6).

Настил – стальной.

Балки настила с шагом а₁ = 1,2 м.

Вспомогательные балки с шагом а₂ = 3 м.

Толщина настила при шаге (пролете настила) а₁ = 1,2 м принимается по первому варианту (t _н = 8 мм).

Расчет балки настила

Расчетная схема балки настила представлена на рис. 4.7.

Пролет балки настила l = а₂ = 3 м.

Рис. 4.6. Второй вариант балочной клетки

 

Нормативная и расчетная нагрузки на балку настила при шаге а₁= 1.2 м принимаются по первому варианту:

q _n = 15,81 кН/м; q = 18,86 кН/м.

Рис. 4.7. Расчетная схема балки настила (2-й вариант)

Расчетный изгибающий момент

Максимальная поперечная сила у опоры

Требуемый момент сопротивления

W _n,min = M_max/(c _x βR _y γ _c) = 2128 / (1,12 · 1 · 24 · 1) = 79,17 см³,

По сортаменту выбираем ближайший номер двутавра, у которого  W _x > W _{n ,min}. Принимаем I14, имеющий момент сопротивления W _x = 81,7 см³; момент инерции сечения I _x = 572 см⁴; статический момент полусечения         S _x = 46,8 см³; площадь сечения ширину пояса b _f = 73 мм толщину пояса t _f = 7,5 мм; толщину стенки t _w = 4,9 мм; линейную плотность (массу 1 м пог.) 13,7 кг/м.

Уточнение коэффициента с _x, M и Q с учетом собственного веса балки настила, для чего определяем:

Площадь пояса

;

площадь стенки

A _w = A – 2A _f = 17,4 – 2 ∙ 5,48 = 6,44 см ²;

отношение

A _f /A _w = 5,48 / 6,44 = 0,85.

По табл. 4.2 определяем коэффициент с _x = 1,09.

Равномерно распределенная нагрузка от собственного веса балки настила длиной 1 м

Нормативная нагрузка на балку настила

Расчетная нагрузка

Изгибающий момент

Поперечная сила

Проверка несущей способности балки . Проверка прочности по нормальным напряжениям в середине балки:

Проверка прочности по касательным напряжениям у опоры:

Общую устойчивость балок настила проверять не надо, поскольку их сжатые пояса надежно закреплены в горизонтальном направлении приваренным к ним стальным сплошным настилом.

Проверка жесткости . Прогибы, определяемые от нормативных нагрузок, не должны превышать их предельных значений, установленных нормами проектирования. Для однопролетной балки, нагруженной равномерно распределенной нагрузкой, проверка прогиба производится по формуле

где   f _u = l/200 = 1,5 см при пролете l = 3 м (см. табл. 4.1).

Принятое сечение удовлетворяет условиям прочности и жесткости.

Определяем вес балки настила на 1м² рабочей площадки:

g _{n ,бн} = 13,7/a₁ = 13,7 / 1,2 = 11,42 кг/м² = 0,114 кН/м².

⇐ Предыдущая45678910111213Следующая ⇒

Поделиться: