3. Расчет балки настила

Балка настила рассчитывается, как однопролетная шарнирная балка.

Рис. 2. Расчетная схема балки настила

Выберем сталь балки С245 с =24при толщине фасонного проката до 20 мм.

Шаг балок настила а= 1 м.

Выполним предварительный подбор сечения балки без учета её собственного веса.

Нормативная погонная нагрузка на балку настила:

17,97, где

- нагрузка от собственного веса настила;

=78,5- объемный вес стали;

=1 – коэффициент надежности по ответственности.

Расчетная погонная нагрузка на балку настила:

23,24

и- коэффициенты надёжности от временной нагрузки и от собственного веса стальных конструкций [2, СП 20.13330.2011];

=1м - ширина грузовой площади.

Расчетный изгибающий момент:

104,04

Поперечная сила:

69,36

Определение требуемого момента сопротивления сечения:

,

где =24– расчетное сопротивление стали изгибу;

=1 – коэффициент условий работы конструкции [1, прил. 2.1];

Назначаем двутавр №30 по ГОСТ 8239-89 [1, табл. П9.3] с характеристиками сечения:

W_х= 472 см³ – момент сопротивления;

I_х= 7080 см⁴ – момент инерции;

S_х= 268 см³ – статический момент;

h=30cм – высота двутавра;

b=13,5cм – ширина полки двутавра;

t_w= 0,65 cм – толщина стенки;

t_f= 1,02 cм – толщина полки;

pl= 36,5 кг/м – вес погонного метра профиля, линейная плотность.

Нагрузка от собственного веса балки составит:

365=0,365

Её доля по отношению к общей нагрузке на балку составляет:

2,03%, поэтому уточнение нагрузки не требуется.

Выполняем проверку прочности балки:

0,84<1

0,25<1

где =14- расчетное сопротивление стали срезу [1, прил. 1]

=1,09 – коэффициент, определенный по [1, прил. 3].

Прочность балки обеспечена.

Предельно допустимый относительный прогиб балки для l=6м -[1, прил. 2.2]

Проверка жесткости балки:

Жёсткость балки обеспечена.

Настил привариваем к балкам настила автоматической сваркой под слоем флюса.

4. Расчет главной балки

1. Расчет сечения главной балки

В балочной клетке главные балки в большинстве случаев проектируют сварными составными двутаврового симметричного сечения. Такие балки проектируют из трёх листов: вертикального листа – стенка, двух горизонтальных листов – полки. Полки соединяются со стенкой непрерывными угловыми поясными швами.

Предельно допустимый относительный прогиб при [1, прил. 2.2]

Выберем для балки сталь С255 с =24при толщине листового проката до 20 мм.

Ввиду частого расположения сосредоточенных сил (опорные реакции балок настила) заменяем их действие эквивалентной погонной нагрузкой, приложенной вдоль верхнего пояса главной балки.

Рис. 3. Расчетная схема главной балки

Нормативная погонная нагрузка на балку:

, где

- нагрузка от собственного веса балки настила,

=6м – ширина грузовой площади главной балки.

Расчетная погонная нагрузка на балку:

143,8

Расчетный изгибающий момент:

2175=217 500

Расчетная поперечная сила:

791

Определение требуемого момента сопротивления сечения:

8599

Ориентировочно назначаем толщину стенки 10 мм, принимая высоту балки равной h=(1/10)L=1,1м

Оптимальную высоту балки определим по формуле:

107

Минимальную высоту балки определим по формуле:

49

Высота балки должна быть больше минимальной, близкой к оптимальной и кратной модулю унификации по вертикали – 100 мм.

Принимаем h= 900 мм.

Минимальная толщина стенки из условия её работы на срез:

0,94

По ГОСТ 19903-74 (прил.9.6) принимаем толщину стенки 10 мм.

Размеры горизонтальных поясных листов назначают исходя из необходимой несущей способности балки. Момент инерции двутаврового симметричного сечения относительно оси хх можно определить, пренебрегая моментами инерции поясов относительно их собственных осей, тогда минимально необходимую площадь сечения одного пояса можно получить исходя из доли требуемого момента инерции, приходящейся на пояса, по следующим формулам:

386 948

56 018

87,6- высота стенки при толщине полок балки 1,2 см.

332 993

87- расстояние между центрами тяжести поясов.

89,7

Ширина поясов должна быть в пределах:

Толщина пояса должна быть в пределах:

Принимаем t_f = 3,0 см.

, отсюдасм, принимаем по сортаментуb_f= 30 см.

По таблице П9.6 [1] принимаем сечение пояса 30x300 мм.

Проверим выполнение требований местной устойчивости сжатого пояса:

14,5 см – свес пояса.

и

Местная устойчивость пояса обеспечена.

Определим геометрические характеристики сечения главной балки:

= 390 132

8 670

264

Определим нагрузку от собственного веса балки:

0,345

Уточним полную фактическую нагрузку и расчетные усилия:

112,81

143,94

2180

793

Проверка прочности сечения главной балки:

7,11, где

1,07[1, прил.3]

138,72- поперечная сила в балке настила;

- условная длина распределения нагрузки, где- толщина полки,- ширина балки настила.

Прочность балки обеспечена.