Расчет элементов балочной клетки

Введение

 

Курсовой проект является одним из видов учебной деятельности по МДК01.01 Раздел 01.01.03 Основы проектирования строительных конструкций.

Настоящие методические указания составлены в виде набора числовых примеров, отражающих порядок и состав расчета отдельных конструктивных элементов стальной балочной клетки усложненного типа. Все расчеты произведены в соответствии с требованиями СНиП II-23-81* «Стальные конструкции. Нормы проектирования» [1] и СНиП 2.01.07-85 «Нагрузки и воздействия. Нормы проектирования» [2].

Цель выпуска методических указаний - обеспечение единства требований и высокого качества выполнения курсового проекта у студентов специальностей 08.02.01 «Строительство и эксплуатация зданий и сооружений».

В ходе выполнения курсового проекта студент овладевает навыками в организации благоустройства придомовой территории с учетом требований нормативной документации в соответствии с профессиональными компетенциям (ПК):

ПК 1.1. Подбирать строительные конструкции и разрабатывать несложные узлы и детали конструктивных элементов зданий.

ПК 1.2. Разрабатывать архитектурно-строительные чертежи с использованием информационных технологий.

ПК 1.3. Выполнять несложные расчеты и конструирование строительных конструкций.

ПК 1.4. Участвовать в разработке проекта производства работ с применением информационных технологий.

Балочные клетки одни из самых распространенных систем конструктивных элементов, применяемых в гражданском, промышленном, гидротехническом строительстве.

Балочная клетка – система конструктивных элементов, в общем случае состоящая из настила, балок настила, второстепенных балок, главных балок, колонн.

Все балочные клетки в целом делятся на две группы.

1. Технологические площадки. Этот тип балочных клеток предназначен для размещения технологического оборудования, организации его обслуживания и ремонта. Применяются как правило в виде отдельных систем внутри промышленных зданий (рис.1а).

2. Самостоятельные сооружения. Они могут быть открытыми, закрытыми; отапливаемыми и не отапливаемыми. Примером таких сооружений могут являться: небольшие производственные здания, складские помещения, навесы над стоянками, автозаправочными станциями и др. (рис.1б).

 

 

Рис.1.

 

Балочные клетки по степени сложности классифицируются следующим образом (рис. 2): упрощенного типа (а); нормального типа (б); усложненного типа (в) Рис.2.Виды балочных клеток.

1-балки настила БН; 2-главные балки ГБ; 3-второстепенные балки ВБ.

По типу сопряжения (рис.3): поэтажное (а), в одном уровне (б), пониженное (в).

Выбор типа балочной клетки зависит от величины полезной нагрузки, шага опорных конструкций (колонн), технологических особенностей производства или процессов.

Рис.3. Типы сопряжений балок.

1-балки настила БН; 2-главные балки ГБ; 3-второстепенные балки ВБ.

 

 

Исходные данные на выполнение курсового проекта

Тема курсового проекта назначается студенту преподавателем согласно перечню тем, утвержденному на заседании ЦК преподавателей профессионального цикла отделения Строительной индустрии. По согласованию с руководителем курсового проектирования студент может выбрать тему самостоятельно, не включенную в рекомендованный перечень, а так же несколько изменить название темы, придав ей желаемую направленность.

 

Содержание и структура курсового проекта

Курсовой проект состоит из пояснительной записки и графического материала.

    Расчетная часть курсового проекта содержит:

- разработку конструктивной схемы балочной клетки;

- конструирование и расчет стального настила;

- подбор сечения балок настила из прокатных профилей;

- подбор сечения второстепенных балок из прокатных профилей;

- конструирование и расчет составной главной балки;

- конструирование и расчет центрально-сжатой колонны;

 

    Графическая часть курсового проекта содержит:

- схему расположения элементов рабочей площадки;

- рабочие чертежи главной балки;

- рабочие чертежи колонны;

 

Пояснительная записка.

Пояснительная записка - вид текстового документа, оформление которого должно соответствовать основным требованиям ГОСТ 2.105-95, ГОСТ 12.101-97. Текст записки (объем 20 страниц) последовательно делится на разделы, подразделы, пункты и подпункты, порядковые номера обозначаются арабскими цифрами. Электронный вариант документа имеет формат А4.

Стиль основного текста:

а) шрифт набора - Times New Roman;

б) размер шрифта - 14 пт, обычный;

в) междустрочный интервал – 1,5 строчный;

г) абзацный отступ 1,25 см;

д) выравнивание по ширине;

е) автоматический перенос слов.

Стиль заголовков:

а) шрифт набора Times New Roman;

б) размер шрифта - не менее 14пт, полужирный, прописной;

в) без переносов;

г) выравнивание по левому краю, отступ 1см.

Сноска задается автоматически, шрифт - Times New Roman, 10-11 пт, обычный. Стиль набора формул: шрифт - Times New Roman, не менее 10-13 пт, обычный. Стиль библиографического списка: Times New Roman, 14 пт, обычный.

 

Содержание пояснительной записки:

Подбор сечения

    Расчет на прочность разрезных балок сплошного сечения из стали с пределом текучести до 5400 кгс/см², несущих статическую нагрузку, при изгибе в одной из главных плоскостей следует выполнять по формуле (39) [1]:

,                                          (5)

где: 

   R _у – расчетное сопротивление материала балки по пределу текучести, R _у =2350 кгс/см²;

    γ_с – коэффициент условий работы конструкции для сплошных прокатных балок, несущих статическую нагрузку, при расчете на прочность принимается по табл. 1 [1], γ_с =0,9

    Требуемый момент сопротивления нетто поперечного сечения балки равен:

    Поскольку внутренние усилия, возникающие в балке, а также ее пролет невелики, балка может быть прокатной.

    По сортаменту прокатных профилей (прил. 14 [3]) выберем двутавр 14Б1 с моментом сопротивления сечения (W) не менее требуемого.

    Двутавр имеет следующие геометрические характеристики:

h = 13,74 см; b =7,3 см; t=0,56 см;

S _х =35,8 см³, J х =435 см⁴; W _х =63,3см³.

    Собственный вес 1 п.м. балок выбранного профиля составляет 0,105 кН/м.

        

Проверка прогиба

    Расчет по II предельному состоянию для изгибаемых элементов заключается в определении вертикального относительного прогиба элемента и сравнении его с нормируемым.

    Относительный прогиб однопролетной балки, нагруженной равномерно распределенной нагрузкой, определяется по формуле (7.18а) [2]:

,                                        (7)

где: q^H – нормативное значение нагрузки, воспринимаемой БН (кгс/см);

        l – пролет БН (см);

        Е =2,1×10⁶ кгс/см² – модуль упругости стали;

        J _х – момент инерции сечения БН (см⁴).

    Вертикальные относительные прогибы элементов не должны превышать значений [ f / l ]=1/200.

                     ; ,

т.е. сечение БН удовлетворяет требованиям жесткости.

Расчет второстепенных балок

Подбор сечения

              Требуемый момент сопротивления поперечного сечения балки равен:

    Поскольку внутренние усилия, возникающие в балке, а также ее пролет невелики, балка может быть прокатной.

 

 

По сортаменту прокатных профилей выберем двутавр 40Б2 по с моментом сопротивления (W) сечения не менее требуемого.

        

Двутавр имеет следующие геометрические характеристики:

h =39,2 см; b =16,5 см; t =0,95см;   S _х =456,0 см³

J _х =15750 см⁴; W _х =803,6 см³; G =48,1 кг/м.

    Собственный вес 1 п.м. балок выбранного профиля составляет 48,1 кг/м.

              Значения касательных напряжений в сечениях изгибаемых элементов должны удовлетворять условию (29):

,

где: Q =9337,5 кН – максимальная поперечная сила;

   

   t = 0,95 см – толщина стенки двутавра;

   R_s – расчетное сопротивление стали сдвигу, определяемое по табл. 1* [1], R_s =0,58× R _у =0,58×2350=1421 (кгс/см²);

   γ_с =0,9

условие выполняется, т.е. опорные сечения ВБ удовлетворяют условиям прочности по касательным напряжениям.

        

Проверка прогиба

              Относительный прогиб однопролетной балки, нагруженной равномерно распределенной нагрузкой, определяется по формуле (7.18а) [2]:

,

где: q^H – нормативное значение нагрузки, воспринимаемой ВБ (кгс/см);

       l – пролет ВБ (см);

        Е =2,1×10⁶ кгс/см² – модуль упругости стали;

        J_x – момент инерции сечения ВБ (см⁴).

    В соответствии с п.13.1 [1] вертикальные относительные прогибы элементов не должны превышать значений, приведенных в табл. 40* [1]. Для балок рабочих площадок производственных зданий при отсутствии крановых путей [ f / l ]=1/250.

;

,

т.е. сечение ВБ удовлетворяет требованиям жесткости.

 

Определение размеров стенки

    Главная балка БК проектируется переменного по длине сечения и рассчитывается без учета развития пластических деформаций. Определяющим в компоновке сечения ГБ является подбор размеров стенки балки – высоты и толщины.

    Высота ГБ, основную часть которой составляет высота стенки, определяется по экономическим соображениям, жесткости балки и допустимой строительной высоте конструкции перекрытия. Каждый из перечисленных факторов определяет оптимальное, минимальное и максимальное значение высоты балки.

    Толщина стенки балки также определяется несколькими факторами и соответственно имеет несколько значений – минимальное, принимаемое из условия работы ГБ на касательные напряжения, и рациональное, принимаемое из экономических соображений.

    Минимальная высота стенки ГБ определяется из условия жесткости балки с использованием формулы, связующей момент сопротивления сечения W и момент инерции J:

,                                                   (8)

где: у – расстояние от нейтральной оси сечения до крайнего волокна.

    Поскольку определяется минимальное значение высоты, используется минимальное значение у в формуле (8):

,                                        (9)

где: – минимальный требуемый момент инерции всего сечения ГБ;

  W_{n , min} – минимальный требуемый момент сопротивления всего сечения ГБ.

    Минимальный момент сопротивления сечения ГБ определяется из условия прочности изгибаемых элементов в соответствии с требованиями п.5.12 [1]:

    Минимальный момент инерции сечения ГБ определяется из условия жесткости ГБ в соответствии с требованием обеспечения допустимого               

 

относительного прогиба балки, который для главных балок рабочих площадок производственных зданий при отсутствии крановых путей составляет [ f / l ]=1/400.

 

    Итак, минимальное значение высоты стенки ГБ, определяемое по формуле (9), составляет:

 

    Минимальная толщина стенки ГБ определяется из условия ее прочности при работе на срез с использованием формулы (41) [1]:

.

    Здесь, в качестве параметра h используется некоторое предварительное значение высоты балки, которое принимается равным (1/10)L=1200/10=120 (см).

 

принимаем значение толщины стенки ГБ t^w =1 см.

    Оптимальная высота стенки балки определяется исходя из соображений минимизации массы балки. Формула для определения высоты стенки ГБ при минимуме массы балки имеет следующий вид:

,                                               (10)

где: k – коэффициент, зависящий от конструктивного оформления балки, для сварных балок k=1,15.

 (см).

    Исходя из того, что высота стенки ГБ должна подбираться с учетом действующего сортамента листовой стали и быть не менее h_min и близкой к h _опт, принимаем следующее значение высоты стенки ГБ: h_w =140 см.

Определение размеров полок

    Толщина листа полки сварной балки принимается обычно не более 2÷3 толщин стенки, так как в поясных швах при приваривании толстых поясных листов к стенке развиваются значительные сварные растягивающие напряжения. Кроме того, нерационально применение поясных листов толщиной более 30 мм в связи с тем, что толстые листы имеют пониженные значения механических характеристик вследствие накопления дефектов стали по толщине листа при прокате.

    Ширина листа полки ГБ определяется из требуемого значения площади сечения полки. Формулу для определения площади сечения одной полки можно получить из известной формулы Штейнера, которая позволяет определять моменты инерции сложных сечений относительно осей, не совпадающих с нейтральной осью всего сечения:

,

где:  – требуемый момент инерции сечения двух полок относительно нейтральной оси балки;

    J_{f о} – момент инерции сечения одной полки относительно ее собственной оси;

    А _f – площадь сечения одной полки;

   h_ef /2 – расстояние от нейтральной оси балки до собственной оси полки.

    Ввиду малости значения моментом инерции сечения полки относительно собственной оси J_{f о} можно пренебречь, тогда формула для определения площади сечения одной полки примет следующий вид:

.

Требуемый момент инерции сечения одной полки относительно нейтральной оси балки определится как разность между требуемым моментом инерции всего сечения балки и фактическим моментом инерции стенки балки:

.

    Требуемый момент инерции сечения ГБ с известным значением высоты балки (высота стенки + две толщины полок) можно определить по формуле (8):

.

    Момент инерции стенки балки определяется как момент инерции прямоугольного сечения:

.

    Итак, для рассчитываемой балки:

 

 

 

 

    Ширина полки ГБ принимается по действующему сортаменту листовой стали (прил.14 [3]) с учетом принятой толщины листа и назначается не менее требуемой по площади сечения полки. Толщину листа принимаем t =2см, (см). Принимаем полки ГБ из стали универсальной по ГОСТ 82-70 шириной листа b_f =40 см.

    В изгибаемых элементах отношение ширины свеса сжатого пояса к толщине следует принимать не более значений, определяемых по табл. 30 [1]. Для неокаймленного свеса при расчете в пределах упругих деформаций отношение ширины свеса сжатого пояса к толщине должно удовлетворять следующему условию:

.

    Расчетная ширина свеса поясных листов в соответствии с п.7.22 [1] принимается равной расстоянию от грани стенки до края поясного листа:

;

;

9,75 < 14,6,

т.е. принятые размеры полки ГБ удовлетворяют условиям местной устойчивости.

    Имеем сечение главной балки (рис.9) со следующими геометрическими характеристиками:

 

Рис. 9. Составное сечение ГБ.

 ,где

А _w - площадь стенки составного двутавра;

Af – площадь полки составного двутавра;

А – площад составного двутавра;

Jx, Jy – момент инерции составного двутавра по оси x,y;

Wx, Wy – момент сопротивления составного двутавра по оси x,y.

Проверка прочности

Проверку прочности по нормальным напряжениям элементов, изгибаемых в одной из главных плоскостей, следует выполнять по формуле (28) [1]:

,

где: М – максимальное по длине балки значение изгибающего момента;

   W_{n , min} – момент сопротивления сечения балки, в котором возникает максимальный изгибающий момент.

т.е. прочность ГБ по нормальным напряжениям обеспечена.

    В соответствии с п. 1.9 [1] элементы стальных конструкций должны иметь минимальные сечения, удовлетворяющие требованиям норм. В составных сечениях, устанавливаемых расчетом, недонапряжение не должно превышать 5%.

т.е. недонапряжение в ГБ удовлетворяет требованиям норм.

        

    Проверку прочности по касательным напряжениям элементов, изгибаемых в одной из главных плоскостей, следует выполнять по формуле (29) [1]:

,

где: Q – максимальное по длине балки значение поперечной силы;

  S и J – соответственно статический момент полусечения балки и момент инерции сечения балки, в котором возникает максимальная поперечная сила.

т.е. прочность ГБ по касательным напряжениям обеспечена.

 

По всей длина ГБ (за исключением сечений, в которых М или Q равны нулю) изгибающий момент и поперечная сила действуют совместно. Поэтому, помимо раздельных проверок σ и τ, необходима проверка совместного действия нормальных и касательных напряжений, при которой определяются приведенные напряжения. Эту проверку выполняют в сечениях наиболее неблагоприятного сочетания изгибающих моментов и поперечных сил – в месте изменения сечения разрезной составной балки, причем на уровне поясных швов. Для стенок балок, рассчитываемых по формуле (28) [1] должны выполняться условия (33) [1]:

где: σ_х  и σ_у – нормальные напряжения в срединной плоскости стенки, соответственно параллельные и перпендикулярные оси балки;

      τ_ху – касательное напряжение, воспринимаемое стенкой.

Второе условие (33) [1] в данном случае практически ничем не отличается от проверки прочности ГБ на касательные напряжения, следовательно, это условие уже обеспечено.

т.е. прочность сечения ГБ на совместное действие нормальных и касательных напряжений обеспечена.

 

Проверка общей устойчивости

Проверка общей устойчивости ГБ осуществляется в соответствии с требованиями п.5.15 [1]. Проверку общей устойчивости можно не проводить, если соблюдены требования п.5.16* [1]: отношение расчетной длины балки к ширине сжатого пояса не превышает значений, определяемых по формулам табл.8* [1] для балок симметричного сечения.

Наибольшее значение l_ef / b, при котором не требуется расчет на устойчивость сварных балок независимо от уровня приложения нагрузки при расчете участка балки между связями, определяется по формуле (37) [1]:

,

где: b и t – соответственно ширина и толщина сжатого пояса;

  h – расстояние между осями поясных листов.

 

Для того чтобы, найти фактическое отношение расчетной длины балки к ширине сжатого пояса, необходимо определить расчетную длину балки. Согласно п.5.15 [1] за расчетную длину балки следует принимать расстояние между точками закреплений сжатого пояса от поперечных смещений. В данном случае за расчетную длину ГБ следует принять шаг второстепенных балок.

;

;

;

;

;

т.е. общую устойчивость ГБ проверять не требуется.

 

Размеры ребер жесткости

Укрепляем стенку парными симметричными ребрами. Ширина выступающей части ребра определяется в соответствии с п.7.10 [1]:

,

принимается b_h =100мм.

Толщина ребра t_s должна быть не менее :

,

принимается t_s =7мм.

 

 

ЛИТЕРАТУРА

 

1. СНиП II-23-81*. Стальные конструкции/ Госстрой СССР. – М.: Стройиздат, 1990.

2. СНиП 2.01.07 – 85*. Нагрузки и воздействия/ Минстрой России. – М.: ГП ЦПП, 1996.

3. Металлические конструкции. Общий курс/ Под общ. ред. Е.И.Беленя. – М.: Стройиздат, 1985.

Приложение А

Задание для курсового проекта

ДЕПАРТАМЕНТ ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ ТЮМЕНСКОЙ ОБЛАСТИ

Государственное автономное профессиональное образовательное учреждение  Тюменской области «Тюменский техникум строительной индустрии и городского хозяйства»

 

ЗАДАНИЕ

на разработку курсового проекта

по разделу МДК 01.01.03 «Основы проектирования строительных конструкций» на тему: «Расчет и конструирование элементов балочной клетки в г. _____________________»

 

Выдан студенту __________________________

 

Преподаватель _ Хабибрахманова И. И.

 

Исходные данные

 

1. Тип балочной клетки – __ усложненный __;

2. Тип сопряжения балок – _ поэтажное ____;

3. Шаг колонн в поперечном направлении L=____м;

4. Шаг колонн в продольном направлении) L=____м;

5. Высота колонны H=_____м;

6. Состав покрытия:

 

 

7. Материал конструкций сталь С245 по ГОСТ 27772-88;

8. Сварка ручная электродом Э42.

Приложение Б

Департамент образования и науки Тюменской области

ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

СРЕДНЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ ТЮМЕНСКОЙ ОБЛАСТИ

«тЮМЕНСКИЙ ТЕХНИКУМ СТРОИТЕЛЬНОЙ ИНДУСТРИИ И ГоРОДСКОГО ХОЗЯЙСТВА»

Курсовой проект

по разделу 01.01.03 МДК 01.01.03 «Основы проектирования строительных конструкций»

на тему: «Расчет и конструирование элементов балочной клетки в г. _____________________»

 

Выполнил:

Студент 2 курса

группы СЗС- 00-00-0

Проверил:

Хабибрахманова И.И.

 

г. Тюмень, 2016г

 

Приложение В

 

Введение

 

Курсовой проект является одним из видов учебной деятельности по МДК01.01 Раздел 01.01.03 Основы проектирования строительных конструкций.

Настоящие методические указания составлены в виде набора числовых примеров, отражающих порядок и состав расчета отдельных конструктивных элементов стальной балочной клетки усложненного типа. Все расчеты произведены в соответствии с требованиями СНиП II-23-81* «Стальные конструкции. Нормы проектирования» [1] и СНиП 2.01.07-85 «Нагрузки и воздействия. Нормы проектирования» [2].

Цель выпуска методических указаний - обеспечение единства требований и высокого качества выполнения курсового проекта у студентов специальностей 08.02.01 «Строительство и эксплуатация зданий и сооружений».

В ходе выполнения курсового проекта студент овладевает навыками в организации благоустройства придомовой территории с учетом требований нормативной документации в соответствии с профессиональными компетенциям (ПК):

ПК 1.1. Подбирать строительные конструкции и разрабатывать несложные узлы и детали конструктивных элементов зданий.

ПК 1.2. Разрабатывать архитектурно-строительные чертежи с использованием информационных технологий.

ПК 1.3. Выполнять несложные расчеты и конструирование строительных конструкций.

ПК 1.4. Участвовать в разработке проекта производства работ с применением информационных технологий.

Балочные клетки одни из самых распространенных систем конструктивных элементов, применяемых в гражданском, промышленном, гидротехническом строительстве.

Балочная клетка – система конструктивных элементов, в общем случае состоящая из настила, балок настила, второстепенных балок, главных балок, колонн.

Все балочные клетки в целом делятся на две группы.

1. Технологические площадки. Этот тип балочных клеток предназначен для размещения технологического оборудования, организации его обслуживания и ремонта. Применяются как правило в виде отдельных систем внутри промышленных зданий (рис.1а).

2. Самостоятельные сооружения. Они могут быть открытыми, закрытыми; отапливаемыми и не отапливаемыми. Примером таких сооружений могут являться: небольшие производственные здания, складские помещения, навесы над стоянками, автозаправочными станциями и др. (рис.1б).

 

 

Рис.1.

 

Балочные клетки по степени сложности классифицируются следующим образом (рис. 2): упрощенного типа (а); нормального типа (б); усложненного типа (в) Рис.2.Виды балочных клеток.

1-балки настила БН; 2-главные балки ГБ; 3-второстепенные балки ВБ.

По типу сопряжения (рис.3): поэтажное (а), в одном уровне (б), пониженное (в).

Выбор типа балочной клетки зависит от величины полезной нагрузки, шага опорных конструкций (колонн), технологических особенностей производства или процессов.

Рис.3. Типы сопряжений балок.

1-балки настила БН; 2-главные балки ГБ; 3-второстепенные балки ВБ.

 

 

Исходные данные на выполнение курсового проекта

Тема курсового проекта назначается студенту преподавателем согласно перечню тем, утвержденному на заседании ЦК преподавателей профессионального цикла отделения Строительной индустрии. По согласованию с руководителем курсового проектирования студент может выбрать тему самостоятельно, не включенную в рекомендованный перечень, а так же несколько изменить название темы, придав ей желаемую направленность.

 

Содержание и структура курсового проекта

Курсовой проект состоит из пояснительной записки и графического материала.

    Расчетная часть курсового проекта содержит:

- разработку конструктивной схемы балочной клетки;

- конструирование и расчет стального настила;

- подбор сечения балок настила из прокатных профилей;

- подбор сечения второстепенных балок из прокатных профилей;

- конструирование и расчет составной главной балки;

- конструирование и расчет центрально-сжатой колонны;

 

    Графическая часть курсового проекта содержит:

- схему расположения элементов рабочей площадки;

- рабочие чертежи главной балки;

- рабочие чертежи колонны;

 

Пояснительная записка.

Пояснительная записка - вид текстового документа, оформление которого должно соответствовать основным требованиям ГОСТ 2.105-95, ГОСТ 12.101-97. Текст записки (объем 20 страниц) последовательно делится на разделы, подразделы, пункты и подпункты, порядковые номера обозначаются арабскими цифрами. Электронный вариант документа имеет формат А4.

Стиль основного текста:

а) шрифт набора - Times New Roman;

б) размер шрифта - 14 пт, обычный;

в) междустрочный интервал – 1,5 строчный;

г) абзацный отступ 1,25 см;

д) выравнивание по ширине;

е) автоматический перенос слов.

Стиль заголовков:

а) шрифт набора Times New Roman;

б) размер шрифта - не менее 14пт, полужирный, прописной;

в) без переносов;

г) выравнивание по левому краю, отступ 1см.

Сноска задается автоматически, шрифт - Times New Roman, 10-11 пт, обычный. Стиль набора формул: шрифт - Times New Roman, не менее 10-13 пт, обычный. Стиль библиографического списка: Times New Roman, 14 пт, обычный.

 

Содержание пояснительной записки:

РАСЧЕТ ЭЛЕМЕНТОВ БАЛОЧНОЙ КЛЕТКИ

В качестве примера приведены расчет и конструирование четырехсекционной рабочей площадки со следующими исходными данными:

- тип балочной клетки – усложненный;

- тип сопряжения балок – поэтажный;

- шаг колонн в поперечном направлении (пролет балки настила) – l =7,5м;

- шаг колонн в продольном направлении (пролет главной балки) – l =12,0м;

- отметка верха настила – Н=9,6м;

- нормативное значение полезной нагрузки - р^Н=20 кН/м²;

- материал конструкции – сталь С245 по ГОСТ 27772-88 (табл. 50* [1]);

- сварка – ручная, электродом Э42.

 

1. Расчет настила

Толщина настила принимается в зависимости от интенсивности нагрузки на настил:

- t_Н=6÷8мм при р < 10 кН/м²;

- t_Н=8÷10мм при р = 10÷20 кН/м²;

- t_Н=10÷12мм при р = 20÷30 кН/м²;

- t_Н=12÷14мм при р > 30 кН/м².

Расстояние между балками, на которые опирается настил (шаг балок настила) определяется несущей способностью или жесткостью настила. Наиболее выгодное по расходу материала решение получается при минимально возможной толщине настила.

Приварка листов настила к балкам обеспечивает жесткое защемление в опорах настила и делает эти опоры неподвижными, что вызывает возникновение осевого растягивающего усилия Н (распора) при изгибе настила. При жестком закреплении сравнительно тонкого настила ( >50) на неподвижных опорах конструкция настила рассчитывается на изгиб с распором.

Опирание настила на параллельные балки позволяет считать, что он изгибается по цилиндрической поверхности. Для расчета такого настила из него мысленно вырезается полоска единичной ширины (1см), закрепленная по концам неподвижными шарнирами (рис.4).

Рис. 4. Расчетная схема настила.

 

Размеры настила при работе его на изгиб с учетом распора Н можно приближенно вычислять из условия заданного предельного прогиба (II группа предельных состояний) по формуле (7.2.) [3]:

,                                    (1)

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 [ f / l ]=1/150 [2]);

  Е₁ – приведенный модуль упругости стали;

  μ=0,3 – коэффициент Пуассона для стали;

   – нормативное значение нагрузки, воспринимаемой настилом.

 

    Помимо полезной нагрузки, определяемой проектным заданием, настил воспринимает собственный вес. Задавшись оптимальной толщиной настила =10 мм, зная объемный вес стали, можно определить значение нормативной нагрузки, действующей на настил:

    Тогда из формулы (1) определим предельное отношение пролета настила к его толщине:

    Из полученного отношения и заданной ранее толщины настила допустимый пролет настила определяется следующим образом: