2.2. Расчет балки настила балочной клетки нормального типа

Требуется Выполнить расчет прокатной балки настила пролетом l = 4,0 м с полезной нагрузкой на настил балочной клетки нормального типа =2,1т/м²=21кН/м² и толщиной настила t_н = 8 мм. Шаг балок настила = 70 см. Материал балок настила – сталь С235 по ГОСТ 27772-88 с расчетным сопротивлением стали R_y = 230 МПа – для фасонного проката толщиной 2  t  20 мм.

Решение. Сбор нагрузок на балку настила:

нормативная нагрузка на балку –

;

расчетная нагрузка на балку –

;

где - коэффициент надежности по нагрузке для временной (полезной) нагрузки;

коэффициент надежности по нагрузке для постоянной нагрузки.

Расчетное усилие на балку – максимальный изгибающий момент:

.

Требуемый момент сопротивления:

,

где - коэффициент для расчета на прочность элементов стальных конструкций, учитывающий частичное развитие пластических деформаций и , принимаемый равным в первом приближении 1,09;

- коэффициент условия работы, принимаемый по таблице 6 СНиП II-23-81*.

Тогда .

По полученному значению требуемого момента сопротивления из сортамента принимаем сечение прокатного двутавра - № 20:

W_х = 184см³; I_х = 1840см⁴; g = 21,0кг/м; h = 200мм; b =100мм; t = 8,4мм; d = 5,2мм; R = 9,5мм.

По принятым характеристикам поперечного сечения двутавра уточняем значение коэффициента для расчета на прочность элементов стальных конструкций с учетом развития пластических деформаций.

При по табл. 66 СНиП II-23-81* определяем по интерполяции значение коэффициента с_х = 1,072.

Следовательно, прочность сечения прокатной балки - обеспечена.

Проверяем жесткость балки по формуле .

Тогда - жесткость балки обеспечена.

Так как передача нагрузки на балку настила осуществляется через сплошной жесткий настил, непрерывно опирающийся на сжатый пояс балки настила (приваренный сплошным сварным швом) общую устойчивость балки настила не требуется проверять в соответствии с п. 5.16а СНиП II-23-81*.

3. Расчет балочной клетки усложненного типа

3.1. Расчет стального настила балочной клетки усложненного типа

Требуется Выполнить расчет стального настила балочной клетки усложненного типа типа с полезной нагрузкой на настил =2,1т/м²=21кН/м². Размеры ячейки балочной клетки Lхl=14,0х4,0м. Шаг балок настила = 70 см; шаг второстепенных балок – b = 200 см. Материал настила – сталь С235 по ГОСТ 27772-88 с расчетным сопротивлением стали R_y = 230 МПа – для листового проката из стали С235 толщиной 2  t  20 мм. Крепление настила к балкам настила выполнять полуавтоматической сваркой.

Решение. Стальной настил крепится к балкам, как правило, с помощью сварки и рассчитывается на прочность и жесткость. Из расчета на жесткость определяем отношение пролета настила l_н и его толщины t_н. Пролет настила l_н соответствует шагу балок настила .

Назначив пролет настила l_н находим толщину настила t_н, или наоборот.

Согласно условию задачи пролет настила (шаг балок настила) составляет l_н = = 50 см.

Жесткость настила определяем по формуле:

,

где - отношение пролета настила к предельному прогибу;

( = 0,3 коэффициент Пуассона для стали).

Следовательно,

.

Тогда

t_н = 50/101,22 = 0,5 см.

Принимаем согласно сортаменту толщину настила, равную t_н = 6 мм.

Прочность настила и сварные швы крепления настила к балкам настила проверяем по растягивающему усилию, определяемому по формуле:

Следовательно, растягивающее усилие на 1 см настила составит:

Расчет прикрепления настила. Сварку в соответствии с табл. 55 СНиП II-23-81* выполняем сварочной проволокой Св-08Г2С по ГОСТ 2246-70* диаметром 2 мм (табл. 55 СНиП II-23-81*), положение шва нижнее с _f = 0,9 и _z = 1,05 (табл. 34 СНиП II-23-81*); R_wf = 215 МПа (табл. 56) и R_wz = 0,45360 = 162 МПа (табл. 3).

Угловой шов, крепящий настил к балке, рассчитываем по металлу границы сплавления, так как:

_f  R_wf = 0,9  215 = 193,5 МПа  _z  R_wz = 1,05  162 = 170,1 МПа.

Находим катет сварного шва, прикрепляющий настил к верхнему поясу балки настила:

.

Согласно таблице 38 * СНиП II-23-81* принимаем минимальный катет сварного шва равный .