1.3 Разработка балочной клетки с ребристым настилом

Рисунок 4 – Схема расположения балок при плоском настиле

Шаг вспомогательных балок при ребристом настиле:

где – шаг главных балок.

Где l_n – пролет настила, l_n=1,0 м;

Вычисленные величины шагов балок и ребер настила должны быть увязаны с пролетом и шагом главных балок, а также со стандартной шириной настила. Увязку этих величин производят соответствующей корректировкой полученных при расчете размеров, помня, что изменение шага балок 25-35% от оптимальных его значений приводит к изменению массы площадки всего лишь на 2-3%.

Выбираем лист шириной 1500 мм (ГОСТ 19903 – 74).

Рассчитываем нагрузку на ребро и его размеры:

Принимаем по ГОСТ 103-76 d*h=10*80 мм.

Расчётная нагрузка на второстепенную балку:

Расчёт в упругой стадии.

Согласно сортаменту принимаем двутавр № 33 ГОСТ 8239-72* (W_x=597 см³, I_x=9840 см⁴, P=42.2 кг/м,).

Проверяем прогиб балки:

Жёсткость балки обеспечена.

Расчёт в пластической стадии.

Согласно сортаменту принимаем двутавр № 30а ГОСТ 8239-72* (W_x=518 см³, I_x=7780 см⁴, P=39.2 кг/м, h=300 мм, b=145 мм, d=6,5 мм, t=10,7 мм).

Отношение площадей пояса и стенки:

Согласно табл. 66* [1] Тогда:

Прочность балки обеспечена.

Проверяем прогиб балки:

Жёсткость балки обеспечена.

1.4 Сравнение вариантов балочной клетки и выбор вариантов

Предварительно подсчитываем расход стали на прокатные балки и рёбра.

Плоский настил.

Определяем массу стали площадки.

Длина сварных швов на 1 м² площадки:

Ребристый настил.

Определяем массу стали площадки.

Длина сварных швов на 1 м² площадки:

Для определения сопряжения определим высоту главной балки h, а затем прибавим к ней высоту второстепенной балки h_вб и сравним со строительной высотой h_стр, ограниченной заданием.

Плоский настил:

Следовательно, принимаем сопряжение в одном уровне.

Ребристый настил:

Следовательно, принимаем сопряжение в одном уровне.

Таблица 4 – Сравнение вариантов.

Тип балочной клетки и настила	Масса площадки, кг/м2	Число узлов сопряжений этажных на секцию	Длина сварных швов на 1 м2 площадки, м
			по балкам настила	по рёбрам настила	всего сварных швов
Нормальный тип с гладким настилом	107,32	32	1,96	–	1,96
То же с ребристым настилом	105,09	20	1,96	0,645	2,605

Принимаем нормальный тип с гладким настилом. Т.к. расхождение по массе не превышает 5%, выбираем по длине шва. Этот параметр меньше в нормальном типе с гладким настилом, чем в том же с ребристом.

1.5 Проверочные расчеты элементов балочной клетки

Расчет выполняется с целью проверки прочности и жесткости балок и ребер в принятом варианте. Нагрузку для каждого элемента подсчитываем и сводим в таблицу 5.

Таблица 5 – Нагрузки на второстепенную балку, кПа.

Нагрузка	Нормативная нагрузка	Коэффициент надёжности по нагрузке	Расчётная нагрузка
Постоянная:
собственный вес настила	tnγ=0,785 кПа	1,05	кПа
собственный вес балок	p/b1=0,252 кПа	1,05	кПа
ребро	dhγ/ln=0.0148 кПа	1,05	кПа
Временная:
полезная	=22 кПа	1,3	кПа
Итого:	кПа		кПа

Относительный прогиб должен удовлетворять условию:

где – суммарная погонная нагрузка,

Жёсткость обеспечена.

Находим суммарную расчетную нагрузку:

Прочность балки определяем по формулам в упругой и пластической стадиях соответственно:

Подставим данные в формулы.

Проверка прочности в упругой и пластической стадиях работы изгибаемых балок обеспечена.

Необходимо проверить прочность ребра. В состав сечения ребра кроме вертикального элемента включают часть настила шириной , смотреть рисунок 5. Для расчетного сечения находим центр тяжести, вычисляем момент инерции и момент сопротивления. Принятые размеры ребра приняты dxh=14х90 мм. Прочность ребра проверяем по формуле:

Рисунок 5 – Поперечное сечение ребра

Прочность ребра обеспечена. Прочность одностороннего шва, соединяющего ребро с настилом, при его толщине =7 мм (табл.38 [1]) проверяем по формуле:

где Q – расчетная поперечная сила для ребра настила;

S – статический момент листа относительно нейтральной оси.

Прочность сварного одностороннего шва обеспечена.