Исходные данные:

1. Продольный шаг колонны – 17 м;

2. Строительная высота перекрытия не более – 1,6 м;

3. Отметка настила над уровнем пола – 10,4 м;

4. Поперечный шаг колонн – 5 м;

5. Нормативная нагрузка на площадку – 22 кПа;

6. Сталь – С275;

7. Толщина настила из стали С275 – 10 мм;

8. Коэффициент надежности по нагрузке – 1,3;

9. Предельный прогиб настила – 1/150.

Характеристики стали С275 (табл. 51 СНиП [1]):

R_yn=275 МПа; R_un=380 МПа; R_y=260 МПа; R_u=370 МПа.

1. Разработка схемы балочной клетки нормального типа

1.1 Расчет плоского стального настила

Рисунок 1 Расчётная схема настила

Согласно исходным данным нагрузка на настил не превышает 40-50 кПа, а требуемый прогиб не более 1/150. Следовательно, настил будем рассчитывать по второй группе предельных состояний – по жёсткости.

Толщина настила согласно заданию составляет Тогда величина предельного пролёта настила определится по формуле:

Согласно ГОСТ 82-70 принимаем

Цилиндрическая жёсткость:

где – модуль упругости ( );

– коэффициент Пуассона ( ).

Нагрузка на 1 м:

Определим балочный прогиб настила от нормативной нагрузки по формуле:

Балочный изгибающий момент от расчётной нагрузки (коэффициент надёжности по нагрузке ):

Из уравнения определяем :

Изгибающий момент и прогиб:

Относительный прогиб:

Прогиб обеспечен, условие выполняется.

Распор на единицу ширины настила:

Напряжение в настиле:

Прочность настила обеспечена.

Определим катет одностороннего шва, прикрепляющего настил к балкам.

Для ручной сварки согласно табл. 34 СНиП [1] коэффициенты формы шва β_f=0,7 и β_z=1.

По табл. 55 СНиП [1] выбираем тип электрода Э42, после чего по табл. 56 определяем расчётное сопротивление металла шва R_wf=180 МПа. Расчетное сопротивление границы сплавления R_wz=0,45·R_un=0,45·360=162 МПа. (R_un=360 МПа по табл. 51).

Так как

то расчет ведем по сечению металла шва.

Катет шва:

Принимаем k_f=5 мм по СНиП [1] (т. 38).

1.2 Разработка балочной клетки с плоским настилом

Рисунок 2 – Схема расположения балок при плоском настиле

Шаг вспомогательных балок при плоском настиле:

где – зазор для размещения сварных швов и удобства монтажа листов настила, принимаемый 2..5 см.

Таблица 1 – Нормативные и расчетные сопротивления листового и широкополосного универсального проката марки С275 по ГОСТ 27772-88 для стальных конструкций зданий и сооружений

№№ п/п	Характеристика	Обоснование по ГОСТ 27772-88	Значение
11.	Нормативное сопротивление сжатию, растяжению, изгибу по пределу текучести	Ryn	275 (28)
22.	Нормативное временное сопротивление сжатию, растяжению, изгибу по пределу текучести	Run	380 (39)
33.	Расчетное сопротивление сжатию, растяжению, изгибу по пределу текучести	Ry	260
44.	Расчетное сопротивление сжатию, растяжению, изгибу по временному сопротивлению	Ru	370
55.	Расчетное сопротивление стали на срез	Rs=0,58Ry	150,8

Нагрузки на второстепенную балку:

а) нормативная погонная нагрузка:

где γ – объемный вес стали (78,5 кН/м3);

– нормативная нагрузка на настил;

– шаг балок.

б) расчетная погонная нагрузка:

где – коэффициент надежности по нагрузке для собственного веса конструкций, =1,05;

- коэффициент надежности по нагрузке для временной нагрузки, =1,3

Рисунок 3 - Расчетная схема второстепенной балки

Расчёт в упругой стадии.

Выразим момент сопротивления:

Согласно сортаменту принимаем двутавр № 27 ГОСТ 8239-72* (W_x=371 см³, I_x=5010 см⁴, P=31,5 кг/м).

Проверяем прогиб балки:

Жёсткость балки обеспечена.

Расчёт в упругопластической стадии.

Прочность разрезных балок, изгибаемых в одной плоскости, проверяют по формуле:

где Mmax – наибольший изгибающий момент в балке;

с₁ - коэффициент, учитывающий влияние пластичности при одновременном действии Mи Q, предварительно принимаем с1=1,06 (1,06-1,1).

Согласно сортаменту принимаем двутавр № 27 ГОСТ 8239-72* (W_x=371см³, I_x=5010см⁴, P=31.5кг/м, h=270мм, b=125мм, d=6мм, t=9,8 мм).

Отношение площадей пояса и стенки:

Согласно табл. 66* [1] . Тогда:

Прочность балки обеспечена.

Проверяем прогиб балки: