2.1. Розрахунок настилу

Сталевий настил балкових кліток працює на згин із розтягом. На практиці використовують формулу розрахунку, яка враховує модуль пружності сталі Е=2.06 10⁵ мПа, та нормативно допустимий прогин сталевого настилу f/l=[1/150].

Проліт настилу дорівнює відстані між балками настилу (між полицями). Ширина полички балки настилу з двотавра №10 рівна мм. При кроці балок настилу мм проліт настилу: мм.

Рис. 2.2. Розрахункова схема сталевого настилу

Відношення вільного прольоту настилу до його товщини мм повинно бути менше, ніж наведена залежність

,

де g^н = 26 кПа – корисне навантаження на клітку в кПа ( завдання ).

Тобто настил товщиною 6 мм має достатню несучу здатність.

2.2. Розрахунок балки настилу

Балка настилу ( для даного випадку ) являє собою нерозрізну балку з рівномірно розподіленим навантаженням. Погонне навантаження знаходимо з урахуванням заданого корисного навантаження, а також власної ваги настилу та балки настилу. Нормативне і розрахункове навантаження відповідно

де P_{ст.наст.} = 0,0785 кН/м² – вага 1м² сталевого листа товщиною 1 мм;

q_б.н. = 0,0946 кН/м – вага 1 погонного метра балки з двотавра №10 [3];

а = 0,62 м – крок балок настилу;

γ_f = 1,2 – коефіцієнт надійності за корисним навантаженням [2];

γ_fв.в.= 1,05 – коефіцієнт надійності за навантаженням від власної ваги сталевих конструкцій [2].

М

Q

Рис. 2.3. Розрахункова схема балки настилу

Внутрішні зусилля з урахуванням перерозподілення згинаючих моментів знаходяться за формулами:

Випишемо із сортаменту [3] деякі характеристики двотавра №10: см³; І = 198 см⁴; А = 12 см²; см; см; см; см.

При товщині полички 7,2 мм < 10 мм розрахунковий опір згину = 25 кН/см², т.51 [1] (Додаток т.1) фасон до10 мм. класу С255, а розрахунковий опір зсуву кН/см². Для несучих конструкцій клітки, якщо є залізнична колія, рекомендується приймати сталь С255, за відсутністю колії сталь С245 т.50 [1].

Розрахунок виконується з урахуванням пластичних деформацій сталі.

Відношення площі полички до площі стінки рівне:

.

За таблицею 66 [1] або за графіком (рис.2.4) знаходимо С = 1,07; при відсутності зони чистого згину ( також при ), С₁ = С = 1,07.

Рис. 2.4. Графік залежності коефіцієнта С від відношення площі полиці до площі стінки двотавра (відображення т.66[1] переріз 1)

Виконуємо перевірку нормальних напружень і визначаємо відсоток недонапруження

Виконуємо перевірку жорсткості і визначаємо її надлишок

,

.

Значення нормативного відносного прогину визначаємо за таблицею 3, с.326 [3] залежно від призначення конструкції та виду залізничної колії.

Виконуємо перевірку дотичних напружень

кН/см² кН/см².

Загальна стійкість забезпечена, тому що на балку опирається суцільний сталевий настил, він розкріпляє її по всій довжині. Прийнятий профіль із двотавра №10 є мінімально можливим, тому, незважаючи на великі запаси міцності й жорсткості, приймаємо балку настилу з прокатного двотавра №10.