4. Расчетно-конструктивный раздел

Конструктивная схема надстройки

4.1. Расчет настила

4.1.1. Сбор нагрузок на настил

Вид нагрузки	Нормативная нагрузка, кН/м2	Коэфф. надежн. по нагр.,  f	Расчетная нагрузка, кН/м2
1	2	3	4
Постоянная: - Утеплитель ( минераловатные плиты ) : =0,19 м., =200 Н/м3. - Пароизоляция (1 слой рубероида): - Собственный вес проф. настила марки Н57-750-0,8:	0,38 0,05 0,098	1,3 1,3 1,05	0,49 0,065 0,104
Итого :	0,528		0,686

Таблица 4.1

Определяем расчетную погонную нагрузку : q_р=q^р·а ,

q_р=0,686·0,75 =0,515 кН/м

где а=0,75м – ширина настила.

Определяем нормативную погонную нагрузку : q_н= q^н·а _,

q_н=0,528·0,75=0,396 кН/м

2. Статический расчет

рис. 4.1. Расчетная схема настила.

M_max= q_рl² /8 =0,515· 1,575²/8=0,16 кНм ;

Q_max= 0,625q_рl =0,625· 0,515·1,575=0,507кН.

3. Выбор типа профиля

Принимаем настил марки Н57-750-0,8 :

рис. 4.2. Сечение профлиста.

Геометрические характеристики настила:

сжатые узкие и широкие полки:

I_x=61,2 см⁴ ; W_x=17,9 см³.

4.1.4. Проверка по первой группе предельных состояний

Расчет профлиста на прочность выполняется по формуле 8,15[2] :

 = М/W_x,min  R_y_{c ,}

где М=0,16 кНм ( см. п. 4.1.2. );

W_x,min=17,9 см³ (см. п. 4.1.3.);

R_y=220 МПа (см. п. 2.2.);

_с=1 (таб.6 [1]).

 = 0,16/17,9·10^-6= 9МПа  220 МПа.- условие удовлетворяется.

Расчет по касательным напряжениям выполняется по формуле 8,16 [2] :

 = Q_г /h_г·t_г  R_s·_c ,

где Q_г=Q_max/3=0,507/3=0,17кН-поперечная сила на одну стенку гофра профлиста.

h_г=57 мм.- высота стенки гофра листа ( см. рис. 4.2);

t_г=0,8 мм. – толщина стенки гофра листа ( см. рис. 4.2);

R_s=130 МПа (см. п. 2.2.)

_s=1 (табл.6 [1]).

=0,17/57·10^-3 ·0,8·10^-3= 3,7 МПа  130 МПа.- условие удовлетворяется.

4.1.5. Проверка по второй группе предельных состояний.

Прогиб профлиста определяется по формуле 8,17[2] :

f=f_o  [f],

где [f]=1/150 -предельный прогиб определяемый по таб. 40[1];

f_o-прогиб листа от нормативной равномерно распределенной нагрузки , определяемый как для балки с принятой расчетной схемой.

f_o=5·q_н·l⁴/(384·E·I_x),

где q_н=0,396кН/м ( см. п. 4.1.2.);

l= 1,575м- длина плиты;

Е=2,06·10⁵МПа(табл. 63[1]);

Ix=61,2 см⁴ (см. п. 2.2.).

fo= 5·0,396·1,575⁴/(384·2,06·10⁸·61,2·10^-8) = 0,0025 м.

f = f_o =0,0025 [f]= 0,0067 – условие удовлетворяется.

4.1.6. Расчет диаметра заклепок, крепящих настил.

Крепление профнастила к балкам осуществляется при помощи электрозаклепок. Диаметр заклепки определим из условия прочности сварных точечных соединений на срез по формуле 8,21[2]:

N=0,25· ·R_y·_c·d²·n ,

где n=1- количество заклепок в гофре;

N=0,515·1,575·0,5/3=0,135 кН- усилие сдвига на один гофр.

d=N/0,25·R_y·_c·n· =√ 0,135/0,25·220·10³·1·1·3,14=2,6·10^-3 м = 0,27см.

Принимаем сварную точку, так как по технологическим возможностям диаметр сварной точки должен быть не менее 5 мм.

4.2 Расчет балки настила.

Выбор марки стали для балки

Балка настила относится ко II группе конструкций. Принимаем марку стали ВСт3сп (табл. 50*/1/).

; ; ;

по (табл. 51*/1/); (табл. 1*/1/);

где (табл. 2*/1/); .

Выбор расчетной схемы балки

Принимаем двух пролетную неразрезную расчетную схему балки (рис.4.3).

Рис. 4.3. Расчетная схема балок настила.

Сбор нагрузок

Определяем нормативную погонную нагрузку:

(кН/м).

Определяем расчетную погонную нагрузку:

(кН/м).

Статический расчет

M_max= q_нl² /8 =0,432· 6,3²/8=2,14 кНм ;

Q_max= 0,625q_нl =0,625· 0,432·6,3=1,701кН.

M_max= q_рl² /8 =0,56· 6,3²/8=2,78 кНм ;

Q_max= 0,625q_рl =0,625· 0,56·6,3=2,2кН.

Определение требуемого момента сопротивления

Балка настила загружена статической нагрузкой, имеет сплошное сечение, следовательно, ее расчет можно выполнять с учетом развития пластических деформаций, тогда требуемый момент сопротивления:

(см³);

где (табл.6*/1/); (табл. 66/1/).

Выбор типа профиля и номера проката

Принимаем по сортаменту профиль  10:

.

Геометрические характеристики сечения:

(см⁴); (мм);

(мм); (мм);

(кг); (см³);

(см²). Рис. 4.4. Сечение швеллера

Проверка балки по первой группе предельных состояний

Прочность по нормальным напряжениям:

(МПа);

(МПа).

Вывод: прочность нормальных сечений обеспечена.

Прочность по касательным напряжениям:

(МПа);

(МПа).

Вывод: прочность по касательным напряжениям обеспечена.

Так, как балка неразрезная, следовательно, производим проверку балки на одновременное действие нормальных и касательных напряжений на опоре:

, где

(МПа);

(МПа);

(МПа).

Вывод: прочность от совместного действия нормальных и касательных напряжений на опоре обеспечена.

Проверка балок по второй группе предельных состояний

Прогиб определяется по формуле 8,17[2]:

f=f_o  [f],

где [f]=l/250 -предельный прогиб определяемый по таб. 40[1];

f_o-прогиб балки от нормативной равномерно распределенной нагрузки , определяемый как для балки с принятой расчетной схемой.

f_o=5·q_н·l⁴/(384·E·I_x),

где q_н=0,432кН/м ( см. п. 4.1.2.);

l= 6,3м- длина балки;

Е=2,06·10⁵МПа(табл. 63[1]);

Ix=174 см⁴ (см. п. 2.2.).

fo= 5·0,432·6,3⁴/(384·2,06·10⁸174·10^-8) = 0,024 м.

f = f_o =0,024 [f]= 0,0252 – условие удовлетворяется.

Вывод: жесткость балки обеспечена.

Проверка балки на общую устойчивость

Так как нагрузка передается через сплошной жесткий металлический настил, непрерывно опирающийся на сжатый пояс балки и надежно с ним связанный при помощи сварного шва, проверка на общую устойчивость может не выполнять согласно (пункту 5.16*а/1/).

Расчет местной устойчивости полок и стенок прокатных балок не производим, так как она обеспечивается сортаментом.

9