3. Расчёт балок настила

Расчётная схема балки настила – однопролётная шарнирно опёртая балка (рис.6). Пролёт и шаг балок настила принимается в соответствии с первоначальной компоновкой балочной клетки (рис.13).

Нагрузка на балку настила передаётся опирающейся на неё железобетонной плитой. Определим расчётное значение этой нагрузки на погонный метр балки (формула 3.1):

кН/м.

3.1. Определение усилий в балке настила и подбор сечения

Вычислим опорные реакции, возникающие в балке настила от действия равномерно распределённой нагрузки q₂ (формула 3.2):

Определим максимальный изгибающий момент и поперечную силу (формулы 3.3, 3.4):

Эпюры внутренних усилий балки настила показаны на рис.16.

Вычислим требуемый момент сопротивления сечения балки настила с учётом развития пластических деформаций (формула 3.5):

где R_y= 230 МПа – расчётное сопротивление проката для сталиС235(табл.9 приложений).

По найденной величинеW_р по сортаменту (табл.10 приложений) подбираем двутавровый профиль №27, для которого выполняется условие: W_х > W_р; 371 см³ > 346,56 см³ . Характеристики двутавра №27: W_х =371 см³, I_х =5010 см⁴ , S_х =210 см³, d =0,6 см , h = 27 см, b = 12,5 см, масса 1 погонного метра 31,5 кг (g₃).

Рис.16. Расчётная схема и эпюры внутренних усилий балки настила.

3.2. Проверка подобранного сечения

Проверим сечение по первой группепредельных состояний– на действие нормальных и касательных напряжений, соответственно, по формулам 3.6, 3.7:

Условие выполняется.

где R_s = 0,58R_y=0,5823 кН/см² = 13,34 кН/см² – расчётное сопротивление проката на срез.

Условие выполняется.

Так как оба условия выполняются, можно сделать вывод, что сечение балки настила соответствует требованиям, предъявляемым к конструкциям по первой группе предельных состояний.

Общую устойчивость балок не проверяем, так как нагрузка передаётся через сплошной жёсткий настил, непрерывно опирающийся на сжатый пояс конструкции, надёжно с ним связанный. Местную устойчивость элементов сечений прокатных профилей не проверяем, так как она обеспечена при проектировании их сортамента.

Проверим подобранное сечение по второй группепредельных состояний – для обеспечения жёсткости балок.

Вначале определяем величину нормативной нагрузки на погонный метр балки, используемой при определении прогиба f, (формула 3.9):

.

Прогиб балки настила от действия нормативной нагрузки (формула 3.8):

Определим допустимый прогиб f_u.Из табл.13 приложений для длины балки настила l₂ = 3,8 м принимаем соотношение l /200 (дляl = 6 м).

f_u = l₂ /200 = 380/200 = 1,9 см.

Проверим, не превышает ли фактический прогиб допустимого значения: f f_u ;1,2 см <1,9 см.

Условие выполняется, фактический прогиб не превышает допустимого значения, сечение балки настила соответствует требованиям, предъявляемым к конструкциям по второй группе предельных состояний.

4. Расчёт главных балок

Запроектируем стальную главную балку среднего ряда, на которую с двух сторон опираются балки настила.

Расчётная схема главной балки – однопролётная шарнирно опёртая балка, нагруженная сосредоточенными силами Р, количество которых равно количеству балок настила, опирающихся на главную балку (рис.13, 17).