3.3. Расчет плоского стального настила

Конструкция несущего настила состоит из стального листа, уложенного на балки настила сверху и приваренного к ним. Для стационарного настила чаще всего применяют плоские листы толщиной 6 – 14 мм из стали класса C235. Исходя из несущей способности этих листов, пролет настила l_н, определяемый расстоянием между балками настилаа₁, принимается в пределах 0,6 – 1,6 м.

Настил, имеющий достаточную толщину t_ни соотношение пролета настила к толщинеl_н/t_н < 40, рассчитывается на поперечный изгиб как плита без распора, относительно тонкий настил при соотношенииl_н/t_н > 300 работает как мембрана только на осевое растяжение. Для восприятия распора требуются неподвижные опоры. Листовой настил с соотношением пролета к толщине 40 ≤ l_н/t_н≤ 300 занимает промежуточное значение между плитой и мембраной, работает на изгиб с растяжением.

Для расчета стального настила, изгибаемого по цилиндрической поверхности, вырезается полоска единичной ширины, работающая на изгиб от момента М_maxи растяжение от усилияН, вызванные поперечной равномерно распределенной нагрузкойq(рис. 3.2).

Рис. 3.2.Расчетная схема настила

Цилиндрическая изгибная жесткость настила при отсутствии поперечных деформаций E₁I, гдездесь

–модуль упругости,  = 0,3 – коэффициент поперечной деформации (коэффициент Пуассона).

Толщина стального настила t_н, не подкрепленного ребрами жесткости, назначается в зависимости от заданной полезной нагрузкиp_n. Ее рекомендуемое значение принимается по табл. 3.3 и согласуется с ГОСТ 82-70 «Сталь широкополосная универсальная горячекатаная» (см. табл. 3.9) и ГОСТ 19903-74 «Сталь листовая горячекатаная» (см. табл. 3.8).

Таблица 3.3

Рекомендуемые толщины стального настила

Полезная нагрузка pn, кН/м2	Толщина листа, мм
До 10	6 – 8
11 – 20	8 –10
21 – 30	10 – 12
 31	12 – 14

Пример 3.1. Рассчитать плоский настил из стали С235 в нормальном типе балочной клетки (рис. 3.3) под полезную временную нагрузку на настилp_n = 12,55 кН/м². Предельный относительный прогибf_u/l_н = 1/150.

Рис. 3.3.Нормальный тип балочной клетки (к примерам 3.1 и 3.2)

При p_n = 12,55 кН/м²принимаемt_н = 8 мм.

Нормативная нагрузка от веса стального настила

где – плотность стального проката.

При нагрузках, не превышающих 50 кН/м², и предельном относительном прогибепрочность шарнирно закрепленного по краям стального настила всегда будет обеспечена и его рассчитывают только на прогиб.

Максимальный пролет настила l_н, равный шагу балок настилаа₁в балочной клетке, определяем из условия жесткости по формуле

Принимаем в осях несколько больше требуемого, так как фактический пролет настила (расстояние между краями полок соседних балок) будет меньше.

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

где _p = 1,2 – коэффициент надежности по нагрузке для полезной нагрузки.

Таблица 3.4

Значения коэффициентов f и z

Сварка при диаметре сварочной проволоки d, мм	Положение шва	Коэффициент	Коэффициенты f и z при катетах швов, мм
			3 – 8	9 – 12	14 – 16	18 и более
Автоматическая при d = 3 – 5	В лодочку	f	1,1			0,7
		z	1,15			1,0
	Нижнее	f	1,1	0,9		0,7
		z	1,15	1,05		1,0
Автоматическая и механизированная при d = 1,4 – 2	В лодочку	f	0,9		0,8	0,7
		z	1,05		1,0
	Нижнее, горизонтальное, вертикальное	f	0,9	0,8	0,7
		z	1,05	1,0
Ручная; механизированная проволокой сплошного сечения при d < 1,4 или порошковой проволокой	В лодочку, нижнее, горизонтальное, вертикальное, потолочное	f	0,7
		z	1,0

П р и м е ч а н и е. Значения коэффициентов соответствуют нормальным режимам сварки.

Выбор типа электродов для сварки стали соответствующего класса и расчетное сопротивление металла шва производится по табл. 2.5 и 2.7.

Настил крепится к балкам угловыми швами, выполненными ручной сваркой электродами типа Э42 по ГОСТ 9467-75*.

Катет углового шва k_fопределяется по формуле

где – коэффициент, учитывающий глубину проплавления шва для ручной сварки, принимается по табл. 3.4;

l_w= 1,0 см – ширина рассматриваемой пластинки;

R_w = 18 кН/см² –расчетное сопротивление металла шва;

_wf= 1,0 – коэффициент условий работы шва во всех случаях, кроме конструкций, возводимых в климатических районах Ι₁, Ι₂, ΙΙ₂, ΙΙ₃, для которых_wf = 0,85 для металла шва с нормативным сопротивлениемR_{wun =} 410 МПа;

_с= 1,0 – коэффициент условий работы конструкции;

Принимаем конструктивно минимальный катет k_f,min = 5 мм в зависимости от максимальной толщины соединяемых элементов (табл. 3.5).

Таблица 3.5