7. Сравнения вариантов бапочных клеток

7.1. Выбор стали для основных конструкций

Конструкции возводятся в климатическом районе c расчетной температурой t = –40^оС. Для конструкций, работающих при статической нагрузке, по СП 16.13330.2011 [4] согласно табл. 2.1 принята сталь:

– для элементов настила перекрытий, относящегося к третьей группе, –С235 с расчетным сопротивлением R_y = 23 кН/см²;

– для несущих элементов (прокатные балки настила и вспомогательные балки) при отсутствии сварных соединений, относящихся к третьей группе, –С245 с расчетным сопротивлением R_y = 24 кН/см² при толщине прокатной стали до 20 мм;

– для составных сварных балок и их элементов, относящихся ко второй группе, – С255 с расчетным сопротивлением R_y = 24 кН/см² для проката толщиной до 20 мм, R_y = 23 кН/см² – свыше 20 мм до 40 мм;

– для сварных колонн и их элементов, относящихся к третьей группе, –С245 с расчетным сопротивлением R_y = 24 кН/см² для проката толщиной до 20 мм, R_y = 23 кН/см² – свыше 20 мм до 30 мм.

Расчетное сопротивление стали срезу R_s = 0,58R_y.

7.2. Выбор компоновочной схемы

В качестве примера рассмотрены четыре варианта балочной клетки: два с металлическим настилом и два с железобетонным.

Студентам очной системы обучения для разработки необходимо рассмотреть два варианта компоновочной схемы балочной клетки: нормальный тип и усложненный.

Исходные данные для сравнения вариантов:

– шаг колонн:

в продольном направлении L = 18 м;

в поперечном направлении B = 6 м;

– статическая нормативная полезная нагрузка p_n = 12,55 кН/м²;

– балки настила и вспомогательные балки – прокатные;

– настил – стальной или железобетонный.

7.3. Первый вариант балочной клетки

Тип балочной клетки – нормальный (рис. 4.1).

Настил – стальной.

Компоновочная схема ячейки балочной клетки рабочей площадки представлена на рис. 7.1.

Рис. 7.1. Первый вариант балочной клетки

7.3.1. Расчет плоского стального настила

Толщина стального настила t_н, не подкрепленного ребрами жесткости, назначается в зависимости от заданной полезной нагрузки p_n. Ее рекомендуемое значение принимается по табл. 4.3 и согласуется с ГОСТ 82-70 «Сталь широкополосная универсальная горячекатаная» и ГОСТ 19903-74 «Сталь листовая горячекатаная». При p_n = 12,55 кН/м² принимаем t_н = 8 мм.

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

Принимаем в осях l_н = a₁ = 1,2 м (рекомендуется, чтобы балки настила укладывались в пролете главной балки l целое число раз, и по принятому пролету настила по формуле определить его новую толщину). Пролет принят несколько больше требуемого, так как фактический пролет настила (расстояние между краями полок соседних балок в свету) будет меньше максимально допустимого.

Усилие Н на 1 см ширины настила, на которое рассчитываются сварные швы, прикрепляющие настил к балкам, определяется по формуле

где _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 со-

противление металла швов R_w = 18 кН/см².

Катет углового шва k_f определяется по формуле

k_f = H/(β_fl_wR_wfγ_c) = 2,37 / (0,7 · 1 · 18 · 1) = 0,19 см,

где – коэффициент, учитывающий глубину проплавления шва для ручной сварки, принимается по табл. 3.5;

l_w = 1,0 см – длина шва, равная ширине рассматриваемой пластинки;

_с = 1,0 – коэффициент условий работы конструкции (принимается по [4, табл. 1]).

Принимаем конструктивно минимальный катет k_f,min = 4 мм в зависимости от максимальной толщины соединяемых элементов по табл. 3.3.

Нормативная нагрузка от веса стального настила

где – плотность (объемный вес) стального проката.