1. Компоновочные решения балочных клеток

Требуется выполнить компоновку балочной клетки с размерами ячейкиL х l = 11,0 х 5,5 ми полезной нагрузкой на настил балочной клетки = 3,2 т/м² = =32кН/м².

Проектные решения металлических конструкций вариантны. Для определения оптимального варианта намечаются схемы возможных вариантов и из них выбирают лучший. Для примера рассмотрим два варианта балочной клетки – нормальную и усложненную.

1.1. Балочная клетка нормального типа:

Определяем оптимальный шаг балок настила – :

,

где - пролет балок настила, подставляется всм;

- полезная нагрузка на м²поверхности балочной клетки, подставляется вкН/м².

Назначаем конструктивно шаг балок настила = 100 см(рекомендуется, чтобы укладывалось в пролетеLцелое число раз -раз).

Рис. 1. Компоновка балочной клетки нормального типа

1.2. Балочная клетка усложненного типа:

Определяем оптимальный шаг второстепенных балок – :

,

где - пролет второстепенных балок, подставляется всм;

- шаг балок настила, принимается из компоновки балочной клетки нормального типа и равен = 100 см.

Назначаем конструктивно шаг второстепенных балок = 275 см(рекомендуется, чтобы укладывалось в пролетеLцелое число раз -раза).

Определяем оптимальный шаг балок настила – :

,

где - пролет балок настила (шаг второстепенных балок), подставляется всм;

- полезная нагрузка на м²поверхности балочной клетки, подставляется вкН/м².

Шаг балок настила принимает из условий, что должно быть не менее 50 см и в пролетедолжно укладываться целое число раз.

Конструктивно принимаем = 50 см(раз).

Рис. 2. Компоновка балочной клетки усложненного типа

Дальнейший расчет выполняем, как для балочной клетки нормального типа.

2. Расчет балочной клетки нормального типа

2.1. Расчет стального настила балочной клетки нормального типа

Требуется выполнить расчет стального настила балочной клетки нормального типа с полезной нагрузкой на настил =3,2т/м²=32кН/м². Размеры ячейки балочной клеткиLхl=11,0х5,5м. Шаг балок настила = 100 см. Материал настила – сталь С235 по ГОСТ 27772-88 с расчетным сопротивлением сталиR_y= 230 МПа – для листового проката из стали С235 толщиной 2t20 мм. Крепление настила к балкам настила выполнять полуавтоматической сваркой.

Решение. Стальной настил крепится к балкам, как правило, с помощью сварки и рассчитывается на прочность и жесткость. Из расчета на жесткость определяем отношение пролета настилаl_ни его толщиныt_н. Пролет настилаl_нсоответствует шагу балок настила .

Назначив пролет настила l_ннаходим толщину настила t_н, или наоборот.

Согласно условию задачи пролет настила (шаг балок настила) составляет l_н== 100 см.

Жесткость настила определяем по формуле:

,

где - отношение пролета настила к предельному прогибу;

(=коэффициент Пуассона).

Следовательно,

.

Тогда

t_н= 100/110,47 = 0,905 см.

Принимаем согласно сортамента толщину настила, равную t_н= 10 мм.

Прочность настила и сварные швы крепления настила к балкам настила проверяем по растягивающему усилию, определяемому по формуле:

Следовательно, растягивающее усилие на 1 см настила составит:

Расчет прикрепления настила. Сварку в соответствии с табл. 55 СНиПII-23-81* выполняем сварочной проволокой Св-08Г2С по ГОСТ 2246-70* диаметром 2 мм (табл. 55 СНиПII-23-81*), положение шва нижнее с_f= 0,8 и_z= 1 (табл. 34 СНиПII-23-81*);R_wf= 215 МПа (табл. 56) иR_wz= 0,45360 = 162 МПа (табл. 3).

Угловой шов, крепящий настил к балке, рассчитываем по металлу границы сплавления, так как:

_f R_wf= 0,8215 = 172 МПа_zR_wz= 1162 = 162 МПа.

Находим катет сварного шва, прикрепляющий настил к верхнему поясу балки настила:

Согласно таблице 38 * СНиП II-23-81* минимальный катет сварного шва при наибольшей толщине t_н=10 мм равен. Принимаем больший из расчетного и минимального катетов сварного шва катет равным.