1.5 Выбор наиболее экономичного варианта Сравнение вариантов балочных клеток производим в табличной форме (см. Табл. 1).

Таблица 1. Сравнение вариантов балочных клеток

Элемент	I-й вариант		II-й вариант
	Расход стали, кг/м2	Кол-во элементов, шт	Расход стали, кг/м2	Кол-во элементов, шт
Настил	78,5	---	78,5	---
Балки настила	54,26	16	16,85	35
Второстепенные балки	---	---	38,98	6
Итого:	132,76	16	134,33	41

Для расчёта принимаем 1-й вариант (нормальный тип балочной клетки), как наиболее экономичный по расходу стали.

1.6 Расчёт крепления настила

1244

Рис. 6. Расчётная схема настила

Расчёт крепления настила ведём для нормального типа балочной клетки, как наиболее экономичного по расходу стали.

Определяем растягивающее усилие на 1 см настила:

,

где – цилиндрический модуль деформации, ;

– коэффициент надёжности по нагрузке (т. 1.4 [1]);

– предельный прогиб балки, при по т. 1.5 [1] определяем .

.

Для крепления настила принимаем дуговую сварку в углекислом газе (ГОСТ 14771-76*) проволокой Св-08Г2С (ГОСТ 2246-701*) диаметром 1,4-2 мм.

Угловой шов рассчитываем по металлу шва, т.к.

,

где и – коэффициенты глубины проплавления шва, для дуговой сварки в углекислом газе, и (т. 4.2 [1]);

– расчётное сопротивление металла шва (т. 4.4 [1]);

(т. 4.7 [1]), ;

– временное сопротивление свариваемости стали С345 (т. 2.3 [1]);

– коэффициенты условий работы сварного шва.

Определяем катет сварного шва.

Катет сварного шва:

,

где – длина шва, ;

– коэффициент условий работы (т. 2.1 [1]).

.

В соответствии с требованиями т. 4.5 [1] (соединение тавровое с двусторонними угловыми швами, сварка ручная), принимаем .

2. Расчёт и конструирование главной балки

2.1 Подбор и проверка сечения главной балки

q=305,884 кН/м

19900

M=ql²/8=15141,651 кН·м

Q=ql/2=3043,548 кН

Рис. 7 Расчётная схема главной балки

Сбор нагрузок на главную балку.

Балку проектируем переменного по длине сечения и рассчитываем без учёта развития пластических деформаций. Главная балка воспринимает нагрузку от балок настила, расположенных с шагом 1244 мм. При таком частом расположении этих балок можно считать, что главная балка нагружена равномерно распределённой нагрузкой.

Вес настила и балок настила:

,

где – собственный вес настила, ;

– линейная плотность балок настила, ;

– шаг балок настила, .

Вес главной балки принимаем в пределах (1..2)% от нагрузки на балку:

,

где – шаг колонн в поперечном направлении, .

Нормативная нагрузка на главную балку:

.

Расчётная нагрузка на главную балку:

Компоновка сечения главной балки.

Максимальный расчётный изгибающий момент в середине пролёта:

.

Максимальная поперечная сила на опоре:

.

Требуемый момент сопротивления сечения главной балки в упругой стадии работы:

,

где – расчётное сопротивление стали С345 для листового, широкополосного универсального проката по ГОСТ 27772-88 при толщине от 10 до 20 мм (т. 2.3 [1]).

Рис. 8 Сечение главной балки

Определяем ориентировочную высоту главной балки:

.

При расчёте по эмпирической формуле толщина стенки главной балки:

.

Толщина стенки главной балки из условий среза:

,

где – расчётное сопротивление стали срезу, .

Толщина стенки главной балки из условия местной устойчивости:

.

Принимаем толщину стенки главной балки по ГОСТ 82-70* (т. 7.14 [1]).

Определяем оптимальную высоту главной балки при :

,

где – коэффициент, зависящий от соотношения конструктивных коэффициентов поясов и стенки балки.

Минимальная высота главной балки:

,

где – величина, характеризующая допустимый прогиб, при длине главной балки по т. 1.5 [1] интерполяцией определяем ;

– расчётное сопротивление стали С345 для листового, широкополосного универсального проката по ГОСТ 27772-88 при толщине свыше 10 до 20 мм (т. 2.3 [1]).

Принимаем высоту главной балки .

Принимаем толщину полки главной балки (т. 7.14 [1]), тогда высота стенки:

.

Высота по осям поясов:

.

Требуемый момент инерции сечения главной балки:

.

Требуемый момент инерции стенки главной балки:

.

Требуемый момент инерции полки главной балки:

.

Определяем требуемую площадь полки главной балки:

.

Определяем требуемую ширину полки главной балки:

.

Ширина полки главной балки принимается в пределах , но не менее 180 мм.

Принимаем ширину полки главной балки из универсальной широкополосной стали по ГОСТ 82-70^* (т. 7.14 [1]).

.

Из условия свариваемости отношение толщины полки к толщине стенки не должно превышать 3:

.

Проверяем принятую ширину (свес) поясов , исходя из обеспечения их местной устойчивости:

Уточняем нагрузку на главную балку с учётом собственного веса главной балки.

Площадь поперечного сечения главной балки:

.

Вес главной балки:

.

Нормативная нагрузка на главную балку:

.

Расчётная нагрузка на главную балку:

Максимальный расчётный изгибающий момент в середине пролёта:

.

Максимальная поперечная сила на опоре:

.

Проверяем толщину стенки главной балки из условия среза:

,

где – расчётное сопротивление стали срезу, .

Проверяем условие, при соблюдении которого не требуется постановка продольных ребер в стенке:

.

Расчётные геометрические характеристики сечения главной балки.

Момент инерции сечения главной балки:

Момент сопротивления сечения главной балки:

.

– расчётное сопротивление стали С345 для листового, широкополосного универсального проката по ГОСТ 27772-88 при толщине свыше 20 до 40 мм (т. 2.3 [1]).

Прочность главной балки по нормальным напряжениям .

.

Недонапряжение:

.

Проверка прогиба (второе предельное состояние).

,

где – предельный прогиб балки, при по т. 1.5 [1] интерполяцией определяем .

Жёсткость главной балки обеспечена.

2.2 Изменение и проверка сечения главной балки

Изменение сечения балки производим на расстоянии от опор, при этом изменение сечения не должно попасть на балку настила (рис. 9). Сечение поясов главной балки изменяем путём изменения ширины пояса, т.к. при этом не изменяется высота главной балки и верхний пояс остается гладким, что удобно при поэтажном опирании балок.

Рис. 9. Расчётная схема главной балки

а) место изменения сечения;

б) место проверки приведенных напряжений в сечении 1-1.