3. Конструирование и расчет стального плоского настила.

28.785кПа

840мм

При жестком закреплении сравнительно тонкого настила на неподвижных опорах конструкция настила рассчитывается на прогиб с распором. Размеры настила приближенно вычисляются из условия заданного предельного прогиба по формуле:

, где:

- пролет настила;

- толщина настила;

- отношение пролета настила к его предельному прогибу (величина, обратная предельному значению относительного прогиба конструкции), для стального настила рабочих площадок производственных зданий при отсутствии крановых путей ;

- приведенный модуль упругости стали:

(μ=0,3 – коэффициент Пуассона для стали);

- нормативное значение нагрузки, воспринимаемой настилом.

Настил воспринимает полезную нагрузку и собственный вес.

Исходя из значения проектной нагрузки =28 кН/м², толщина настила =10 мм определим значение нормативной нагрузки:

28+78.5·0.01=28.78кПа

(ρ=7850 кг/м³ – объемный вес стали)

Определим предельное отношение пролета настила к его толщине:

(4·150/15)·(1+(72·2260000)/((150^4)·0.28785))=84.67см

l= 84.665·1=84.66

Принимаем настил шириной 840 мм и толщиной 10 мм.

Для расчета сварного шва, крепящего настил к балке,

определяем силу распора по формуле:

, где =1,2 - коэффициент надежности по нагрузке для действующей равномерно распределенной нагрузки при полном нормативном значении нагрузки>200 кгс/м² (по п.3.7. [2]).

1.2*((3.14²)/4)*((1/150)²)*2260000*1=297.1кг/см

Сварные соединения рассчитываем по двум сечениям:

1. по металлу шва:

, где:

N=297.1кг/см

=0,7 - коэффициент глубины проплавления шва (по табл.34*[1] для ручной сварки);

=1см - длина сварного шва (ширина полоски настила, закрепленной неподвижными шарнирами);

расчетное сопротивление металла шва сварного соединения с угловыми швами для электрода типа Э50, Э50А по табл. 56[1];

Rwf= 2200кг/см2

=1 - коэффициент условий работы сварного шва;

=1 - коэффициент условий работы конструкции по табл. 6* [1].

Из условия прочности углового шва на срез определяем расчетную высоту катета сварного шва:

297.103/(2200·1·1·0.7·1)=0.19см

2. по металлу границы сплавления:

, где:

=1 - коэффициент глубины проплавления шва (по табл.34*[1] для ручной сварки);

0.45·5000=2250кг/см2

- расчетное сопротивление металла границы сплавления сварного соединения с угловыми швами (по табл.3 [1]);

=1 - коэффициент условий работы сварного шва.

Определяем расчетную высоту катета сварного шва:

297.103/(2250·1·1·1·1)=0.13см

В соответствии с конструктивными требованиями к сварным соединениям катеты угловых швов для ручной сварки при толщине свариваемых элементов 6 мм должны быть не менее 0,6 см.

Принимаем катет сварного соединения =0,6 см.

4. Подбор сечения балок настила из прокатных профилей

Сбор нагрузок и статический расчет.

БН рассчитывается как частный случай в виде простой однопролетной балки на двух опорах, которыми на расчетной схеме выступают ВБ.

БН воспринимает нагрузки:

- полезная Pn=28кН/м2

- собственный вес настила gn=78.5·0.01=0.78кН/м2

- собственный вес балки настила , который в первом приближении принимаем равным 1% от полезной нагрузки: gn=28·0.02=0.56кН/м2

Для определения интенсивности распределенной нагрузки, действующей на БН, все нагрузки приводим к погонным, учитывая, что ширина грузовой площади равна шагу БН:

b=0.84м

Нормативное значение нагрузки на БН:

g^н=(p^н+g^нн+g^н1)*b= (28+0.785+0.56)·0.84=24.65кН/м

Расчетное значение нагрузки на БН:

g^н=(p^нf+g^нн*f2+g^н1*f2)*b= (28·1.2+0.785·1.05+0.56·1.05)·0.84·1.05=30.88кН/м

где: =1,2 - коэффициент надежности по внешней нагрузке ;

=1,05 – коэффициент надежности по нагрузке для металлических конструкций (п.2.2 [2])

4400

Максимальный изгибающий момент:

(1.03*30.88*4.4²)/8=76.97кН*м

1,03-коэффициент , учитывающий собственный вес балки.

Максимальная поперечная сила:

(30.88·4.4)/2=67.94кН

Подбор сечения.

Расчет на прочность разрезных балок сплошного сечения из стали с пределом текучести до 5400 кгс/см², несущих статическую нагрузку, выполняем по формуле 39 [1]:

, где:

=1,1 – принятый в первом приближении коэффициент, учитывающий развитие пластических деформаций в элементах конструкций и зависящий от формы сечения по табл.66 [1];

= 3400 кгс/см² - расчетное сопротивление по пределу текучести для стали С345;

=1 - коэффициент условий работы конструкции по табл. 6* [1].

Требуемый момент сопротивления поперечного сечения балки:

76.971·100·100/(1.1·3400·1.1)=187.1см3

Требуемый момент инерции поперечного сечения балки из условия обеспечения жесткости :

((5*24.65*(440)³)/(384*2.1*(10⁶)))*(200)=2603.9см4

В силу незначительности возникающих в балке внутренних усилий, она может быть прокатной.

По сортаменту прокатных профилей

подбираем двутавр 25Б1 СТО АСЧМ 20-93 с характеристиками:

Wx= 285.3см3.

Wy= 41.1 см3

Ix= 3537 см4

Iy= 254.8 см4

A= 32.68 см2

b = 12.4 см

hbalki= 24.8 см

S= 159.7 см3

Р вес = 25.7 кг/м

ix= 2.79см

Проверка сечения по касательным напряжениям.

Значения касательных напряжений в сечениях изгибаемых элементов должны удовлетворять условию п.5.12 [1]:

, где:

Q=67.936кН– максимальная поперечная сила;

Rs=0.58*Ry=0.58·3400=1972кг/см2 - расчетное сопротивление стали по сдвигу по табл.1* [1].

67.94·100/(24.8·0.5)=547.9кг/см2 < 1972*1.1=2169.2кг*см

- условие выполнено, т.е. опорные сечения БН удовлетворяют условиям прочности по касательным напряжениям.

Проверка прогиба.

Произведем расчет по II группе предельных состояний, который для изгибаемых элементов состоит в определении вертикального относительного прогиба элемента и сравнении его с предельно допустимым.

Относительный прогиб однопролетной балки под равномерно распределенной нагрузкой определяем по формуле 7.18а [2]:

(5*24.65*(440)³)/(384*2.1*(10⁶)*3537)=1/271.7

где:

l = 440 см– пролет БН;

Вертикальный относительный прогиб элементов не должен превышать допустимого прогиба для балок рабочих площадок производственных зданий при отсутствии крановых путей по табл.40* [1]: [f/l]=1/200.

= 1/272 1/200 - условие выполнено, т.е. сечение БН удовлетворяет требованиям жесткости.