Расчет стального настила

Расчетные параметры	Вариант
	I	II	III
Толщина настила tн, мм	10	12	10
Расчетный пролет настила, см	91,4	110	91,4
Принятый пролет настила, см	100	110	100
Число балок настила n	16	16	25
Расчетные усилия H, кН	297	356,5	297
Расчетный катет углового шва, мм	1,8	2,2	1,8
Принятый катет углового шва, мм	4	5	4
Масса настила m1, кг/м2	78,5	94,2	78,5

1.2. Расчет балок настила и вспомогательных балок

В качестве балок настила и вспомогательных балок балочной клетки применяются прокатные стальные горячекатаные двутавры по ГОСТ 8239 - 72^*, двутавры с параллельными гранями полок по ГОСТ 26020-83 и швеллеры по ГОСТ 8240-93.

Балки настила, как правило, проектируются разрезными однопролетными. Полная нагрузка на балки складывается из временной полезной и постоянной нагрузки от собственного веса металлических конструкций. Нагрузка на балки настила передается через настил в виде равномерно распределенной нагрузки, при этом ширина грузовой площади сбора нагрузки на балки соответствует их шагу (см. рис. 1).

Расчетный пролет балок настила для нормального варианта равен шагу главных балок , а расчетный пролет балок настила для усложненного варианта – шагу вспомогательных балок.

Нагрузка на вспомогательные балки передается через балки настила в виде сосредоточенных сил (см. рис. 1, в). В целях упрощения расчетов допускают замену системы сосредоточенных сил эквивалентной по действию равномерно распределенной нагрузкой. Ширина грузовой площади сбора нагрузки на вспомогательные балки соответствует их шагу.

Нормативные и расчетные значения интенсивности равномерно распределенной нагрузки составляют, кН/м:

на балки настила:

q_n1 = (m₁g + _n) а;

q₁ = (m₁g _f + _n _f) а,

на вспомогательные балки:

Здесь m₁ – масса 1 м² настила, кг/м² (табл. 1); m₂ – масса погонного метра балки настила (прил. 1, табл. 1); g = 9,81 м/с² – ускорение свободного падения; _f = 1,05 – коэффициент надежности по нагрузке для веса металлоконструкций (см. табл. 1 [4]); _f = 1,2 – для временной нагрузки.

Подбор сечения балок настила и вспомогательных балок следует вести как из условия прочности, так и из условия жесткости. При этом подбор сечения из условия прочности следует выполнять с учетом использования упругопластической работы материала (см. п. 5.18 [3]).

1.3. Технико-экономические показатели рассмотренных вариантов

Выбор основной схемы компоновки балочной клетки производится на основе сравнения ряда технико-экономических показателей рассматриваемых вариантов. При этом важнейшим показателем является расход металла. Поэтому при выборе варианта балочной площадки предпочтение следует отдать варианту с меньшим расходом стали, а при одинаковом расходе стали – варианту с меньшим числом типоразмеров элементов и числом монтажных единиц.

Расход стали на 1 м² площади балочного перекрытия определяется:

• для вариантов I и II по формуле:

• для варианта III по формуле:

Пример (продолжение, начало см. п. 1.1)

Погонная равномерно распределенная нагрузка на балку настила:

для I и III вариантов соответственно составляет:

нормативная:

q_n1 = (m₁g + _n) а = (78,5  9,81 + 25  10³)  1 = 25770 Н/м  25,8 кН/м ;

расчетная:

q₁ = (m₁g_f + _n_f) а = (78,5  9,81 1,05 + 2510³ 1,2)  1 = 30 809 Н/м  30, 8 кН/м;

для варианта II:

нормативная:

q_n2 = (94,29,81 + 2510³)  1,1 = 28516 Н/м  28,5 кН/м ;

расчетная:

q₂ = (94,2 9,81  1,05 + 2510³  1,2)  1,1 = 34067 Н/м  34,1 кН/м.

Расчетные усилия M и Q в балках настила определяются известными методами строительной механики как для разрезных однопролетных балок.

Вариант I:

расчетный пролет l = B = 6 м (см. рис. 1, а);

изгибающий момент в середине пролета:

поперечная сила на опоре:

Вариант II:

расчетный пролет l = B = 6 м (см. рис. 1, б);

Вариант III:

расчетный пролет l = b = 3 м (см. рис. 1, в):

В соответствии с п. 5.18^* [3] вычисляются:

требуемый момент сопротивления сечения балок из условия прочности по формуле:

требуемый момент инерции сечения балки, необходимый для удовлетворения заданного относительного прогиба [f / l] = 1/250 (табл. 40 [1]):

где c₁ - коэффициент, учитывающий возможность развития пластических деформаций, с₁ = 1,12 - для прокатных балок при изгибе в плоскости стенки, _с = 1,1 - коэффициент условий работы конструкций, принимается по табл. 6^* [3], R_y – расчетное сопротивление стали, принимается табл. 51^* [3].

Вариант I:

По сортаменту горячекатаных двутавровых балок (см. приложение, табл. 1) с учетом W_x^тр = 468,75 см³ и I_x^тр = 8806 см⁴ для балки настила по варианту I принимается I  33: h = 330 мм; b_f = 140 мм; t_f = 11,2 мм; t_w = 7 мм; I_x = 9840 см⁴; W_x =597 см³; m₂ = 42,2 кг/м.

Вариант II:

Для балки настила по варианту II принимается I  33: h = 330 мм; b_f = 140 мм; t_f = 11,2 мм; t_w = 7 мм; I_x = 9840 см⁴; W_x =597 см³; m₂ = 42,2 кг/м.

Вариант III:

Для балки настила по варианту III принимается I  18: h = 180 мм; b_f = 90 мм; t_f = 8,1 мм; t_w = 5,1 мм; I_x = 1290 см⁴; W_x = 143 см³; m₂ = 18,4 кг/м.

Погонная равномерно распределенная нагрузка на вспомогательную балку:

нормативная:

расчетная:

Изгибающий момент в середине пролета:

Поперечная сила на опоре:

Требуемый момент сопротивления сечения:

Требуемый момент инерции сечения:

Принимается I 50: h = 500 мм; b_f = 170 мм; t_f = 15,2 мм; t_w = 10 мм; I_x = 39 727 см⁴; W_x = 1589 см³; m₃ = 78,5 кг/м.

Таблица 2