ПРОЕКТИРОВАНИЕ РАБОЧЕЙ ПЛОЩАДКИ. Включая сварку проектирование рабочей площадки

• Название: Включая сварку проектирование рабочей площадки
• Анкор: ПРОЕКТИРОВАНИЕ РАБОЧЕЙ ПЛОЩАДКИ.doc
• Дата: 25.12.2017
• Размер: 3.55 Mb.
• Имя файла: ПРОЕКТИРОВАНИЕ РАБОЧЕЙ ПЛОЩАДКИ.doc
• Тип: Учебное пособие; #12935
• страница: 5 из 19

Расчетные сопротивления одноболтовых соединений

срезу и растяжению болтов

Напряженное состояние	Условное обозначение	Расчетные сопротивления, кН/см2, болтов классов прочности ГОСТ 52627
		5.6	5.8	8.8	10.9	12.9
Срез	Rbs	21	21	33	41,5	42,5
Растяжение	Rbt	22,5	–	45	56	–

Таблица 3.10

Расчетные сопротивления смятию R_bр элементов,

соединяемых болтами

Временное сопротивление стали соединяемых элементовRun, кН/см2	Расчетное сопротивлениеRbр, кН/см2, смятию элементов, соединяемых болтами
	класса точности А	класса точности В
36	56	47,5
37	58	48,5
38	59	50
39	61	56,5
43	67	565
44	68,5	58
45	70	59,5
46	72	60,5
47	73,5	62
48	75	63
49	76,5	64,5
51	79,5	67
54	84,5	71
57	89	75

При действии на соединение момента, вызывающего сдвиг соединяемых элементов, распределение усилий на болты следует принимать пропорционально расстояниям от центра тяжести соединения до рассматриваемого болта (см. рис. 3.11, б). Усилие в наиболее нагруженном крайнем болте N_b,max не должно превышать меньшего из значений N_bs или N_bp.
Таблица 3.11

Площади сечения болтов

d, мм	16	(18)	20	(22)	24	(27)	30	36	42
Ab, см2	2,01	2,54	3,14	3,80	4,52	5,72	7,06	10,17	13,85
Abn, см2	1,57	1,92	2,45	3,03	3,53	4,59	5,61	8,16	11,20

П р и м е ч а н и е. Размеры, заключенные в скобках, не рекомендуется применять в конструкциях.

Таблица 3.12

Коэффициенты условий работы болтового соединения

Характеристика		Предел текучести стали Rynсоединяемых элементов,кН/см2	Значения а/d, s/d	Значение коэффициентов γb
болтового соединения	напряженного состояния
Одноболтовое, болт классов точности А, Б или высокопрочный	Срез	–	–	1,0
	Смятие	До 28,5	1,5 ≤ а/d≤2 1,35 ≤ s/d≤1,5	0,4а/d+ 0,2 s/d – 0,7
		Св. 28,5 до 37,5		0,5а/d 0,67s/d – 0,25
		Св. 37,5	а/d ≥ 2,5	1,0
Многоболтовое, болты класса точности А	Срез	–	–	1,0
	Смятие	До 28,5	1,5 ≤ а/d≤2 2 ≤ s/d≤2,5	0,4а/d+ 0,2 0,4s/d
		Св. 28,5 до 37,5		0,5а/d 0,5s/d – 0,25
		Св. 37,5	а/d ≥ 2,5 s/d≥ 3	1,0 1,0

Обозначения, принятые в таблице:

a – расстояние вдоль усилия от края элемента до центра ближайшего отверстия;

s – расстояние вдоль усилия между центрами отверстий;

d– диаметр отверстия для болта.

П р и м е ч а н и я:

1. Для расчета многоболтового соединения на срез и смятие при болтах класса точности В, а также при высокопрочных болтах без регулируемого натяжения при всех значениях предела текучестиR_yn стали соединяемых элементов значение коэффициента γ_b следует умножать на 0,9.

2. Для расчета многоболтового соединения на смятие следует принимать значение γ_b меньшее из вычисленных при принятых значениях d, а,s.

Количество n болтов в соединении при действии продольной силы N, приложенной в центре тяжести соединения,в предположении работы всех болтов нормальной точности одинаковой определяется по формуле

n = N/(γ_cN_min),

где γ_c = коэффициент условий работы;

N_min – меньшее из значений расчетного усилия для одного болта (из условия среза или смятия).

Расчет самих соединяемых элементов на прочность ведется с учетом ослабления сечения отверстиями по площади нетто A_n.

3.2.3. Фрикционные соединения на высокопрочных болтах

Прочность соединений на высокопрочных болтах зависит от сил трения, величина которых определяется осевым усилием натяжения болта P и коэффициентом трения μ. Усилие натяжения болта определяется из выражения

P = R_bhA_bn,

где – расчетное сопротивление растяжению высокопрочного

болта;

R_bun – наименьшее временное сопротивление (браковочный минимум по σ_u) высокопрочного болта разрыву (табл. 3.13);

– площадь сечения болта нетто (см. табл. 3.11).

Таблица 3.13

Нормативные и расчетные сопротивления высокопрочных болтов

из стали 40Х по ГОСТ Р 52643

Наименьший диаметр резьбы d, мм	Rbun, кН/см2	Rbh, кН/см2
16.20, (22), 24, (27) 30 36 42 48	107,8 90 80 65 60	75,5 63 56 45,5 42

П р и м е ч а н и е. Размеры, заключенные в скобках, применять не рекомендуется.

Контролируют натяжение болтов при помощи специальных динамометрических ключей (с контролем крутящего момента М) или тарированным гайковертом (с контролем угла поворота гайки ).

Диаметры болтов во фрикционном соединении рекомендуется принимать не менее толщины наиболее толстого из соединяемых элементов. При большом количестве болтов в соединении их диаметр назначают возможно большим.

Расчетное усилие Q_bh, которое может быть воспринято каждой поверхностью трения соединяемых элементов, стянутых одним высокопрочным болтом, определяется по формуле



где – коэффициент трения, принимаемый по табл. 3.14 в зависимости от

способа обработки поверхности (огневую обработку поверхности разрешают применять при толщинах металла не менее 5 мм);

– коэффициент надежности соединения (табл. 3.14), зависящий от характера нагрузки, воспринимаемой соединением, разности номинальных диаметров отверстий и болтов, способов контроля натяжения болтов и обработки поверхностей соединяемых деталей;

_b – коэффициент условий работы соединения, зависящий от количества n болтов, необходимых для восприятия расчетного усилия, и принимаемый равным 0,8 при n< 5; 0,9 при 5  n< 10; 1,0 при n  10.

Таблица 3.14

Коэффициенты трения  и надежности _h

Способ обработки (очистки) соединяемых поверхностей	Коэффициент трения 	Коэффициенты h при контроле натяжения болтов по моменту закручивания при разности номинальных диаметров отверстий и болтов , мм, при нагрузке
		динамической  = 3 – 6; статической  = 5 – 6	динамической = 1; статической  = 1– 4
1. Дробеметный или дробеструйный двух поверхностей без консервации	0,58	1,35	1,12
2. Газопламенный двух поверхностей без консервации	0,42	1,35	1,12
3. Стальными щетками двух поверхностей без консервации	0,35	1,35	1,17
4. Без обработки	0,25	1,70	1,30

П р и м е ч а н и е. 1. При контроле натяжения болтов по углу поворота гайки значения _hследует умножать на 0,9.

Необходимое количество n высокопрочных болтов в соединении для восприятия продольной силы N определяют по формуле



где k– количество поверхностей трения соединяемых элементов.

_с – коэффициент условий работы элемента конструкции.

Площади сечения накладок должны быть не меньше площади сечения перекрываемых ими элементов. Высокопрочные болты и их площади сечения, рекомендуемые к применению в конструкциях средней мощности, приведены в табл. 3.12.

Расчет на прочность соединяемых элементов, ослабленных отверстиями под высокопрочные болты, следует выполнять с учетом того, что половина усилия, приходящаяся на каждый болт, в рассматриваемом сечении уже передана силами трения. При этом проверку ослабленных сечений следует производить: при динамических нагрузках – по площади сечения нетто A_n, при статических нагрузках – по площади сечения брутто А при A_n  0,85Aлибо по условной площади A_c = 1,18A_nпри A_n < 0,85A.
4. РАСЧЕТ И КОНСТРУИРОВАНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ БАЛОЧНОЙ КЛЕТКИ

Исходные данные приняты по заданию (см. приложение 1).

При проектировании конструкции балочного покрытия рабочей площадки цеха выбирают систему несущих балок, называемую балочной клеткой.

В рабочих площадках применяют три типа балочных клеток: упрощенный, нормальный и усложненный (рис. 4.1).


Рис. 4.1. Типы балочных клеток:

а – упрощенный; б – нормальный; в – усложненный

В упрощенной балочной клетке нагрузки передаются через настил на балки настила, опирающиеся на стены или другие несущие конструкции. Нормальный тип включает главные балки и опирающиеся на них балки настила, непосредственно поддерживающие настил. В усложненном типе добавляются вспомогательные балки, укладываемые на главные, на них опираются балки настила и настил. Для уменьшения трудоемкости изготовления балочной клетки, балки настила и вспомогательные балки обычно принимают прокатные. В качестве настила используются стальные листы или железобетонные плиты.

Тип балочной клетки устанавливается в зависимости от значения технологических нагрузок, расстояний между колоннами (пролета и шага) и обосновывается технико-экономическими расчетами.

В курсовой работе необходимо рассмотреть два варианта компоновки балочной клетки – нормальный и усложненный. Параметрами оптимизации являются шаг балок настила в первом варианте, шаг балок настила и вспомогательных балок во втором варианте. Для выбора оптимального варианта необходимо подобрать сечение балок, определить их количество и суммарный расход стали по каждому варианту. К разработке принимается наиболее экономичный вариант по расходу материалов и трудоемкости монтажа, определяемой количеством монтажных единиц.

Пространственная неизменяемость и жесткость рабочей площадки обеспечиваются связями между колоннами в продольном и поперечном направлениях, связями между балками, распорками.

Нагрузка на элементы балочной клетки собирается с соответствующей грузовой площади (рис. 4.2).

Согласно заданию конструкции возводятся в климатическом районе c расчетной температурой t = –40^оС. Для конструкций, работающих при статической нагрузке, по СП 16.13330.2011 [4] согласно табл. 2.1 принята сталь:

– для элементов настила перекрытий, относящегося к третьей группе, –С235 с расчетным сопротивлением R_y = 23 кН/см²;

– для несущих элементов (прокатные балки настила и вспомогательные балки) при отсутствии сварных соединений, относящихся к третьей группе, –С245 с расчетным сопротивлением R_y = 24 кН/см² при толщине прокатной стали до 20 мм;

– для составных сварных балок и их элементов, относящихся ко второй группе, – С255 с расчетным сопротивлением R_y = 24 кН/см² для проката толщиной до 20 мм, R_y = 23 кН/см² –свыше 20 мм до 40 мм;

– для сварных колонн и их элементов, относящихся к третьей группе, –С245 с расчетным сопротивлением R_y = 24 кН/см² для проката толщиной до 20 мм, R_y = 23 кН/см² –свыше 20 мм до 30 мм.

Расчетное сопротивление стали срезу R_s = 0,58R_y.


Рис. 4.2. Схема балочной клетки

Вертикальные предельные прогибы f_u элементов балочной клетки от постоянных и временных нагрузок, допустимые по условиям нормальной эксплуатации, регламентируются нормами в зависимости от назначения балок. Для балок и настилов при пролете l предельные прогибы приведены в табл. 4.1.

Таблица 4.1

Вертикальные предельные прогибы f_u

элементов балочной клетки

Элемент	Предельный прогиб fu
Стальной настил	l/150
Балки настила	l/200
Вспомогательные балки	l/250
Главные балки	l/400

Строительные конструкции рассчитывают на силовые и другие воздействия, определяющие их напряженное состояние и деформации, по методу предельных состояний, основные положения которого должны быть направлены на обеспечение безотказной работы конструкций с учетом изменчивости свойств материалов, нагрузок и воздействий, геометрических характеристик конструкций, условий их работы, а также степени ответственности (народнохозяйственной значимости) проектируемых объектов, определяемой материальным и социальным ущербом при нарушении их работоспособности.

Под предельным состоянием строительных конструкций понимается состояние строительных конструкций здания или сооружения, за пределами которого дальнейшая эксплуатация здания или сооружения опасна, недопустима, затруднена или нецелесообразна либо восстановление работоспособного состояния здания или сооружения невозможно или нецелесообразно.

Расчет конструкций по предельным состояниям направлен на предотвращение достижения любого из предельных состояний здания или сооружения (обеспечение их надежности) в течении всего его срока службы, а также при производстве работ по их возведению.

Нормами проектирования в соответствии с характером предъявляемых к конструкции требований установлены две группы предельных состояний.

Первая группа включает в себя состояния, которые ведут к полной непригодности к эксплуатации конструкций (зданий и сооружений в целом) или к полной (частичной) потере несущей способности зданий и сооружений в целом вследствие разрушения любого характера (вязкого, хрупкого, усталостного), потери устойчивости формы, потери устойчивости положения, перехода конструкции или здания (сооружения) в геометрически изменяемую систему, качественного изменения конфигурации в результате чрезмерного развития пластических деформаций, сдвигов в соединениях и др. Неразрушимость конструкций должна быть обеспечена на всем протяжении ее работы, поэтому расчет конструкций по несущей способности производится на максимальное воздействие расчетных нагрузок.

Вторая группа включает предельные состояния, затрудняющие нормальную эксплуатацию конструкций или снижающие долговечность зданий (сооружений) по сравнению с предусматриваемым сроком службы вследствие появления недопустимых перемещений (прогибов, осадок опор, углов поворота), колебаний, трещин и т.п. (при эксплуатации металлических конструкций трещины не допустимы). При расчете конструкций или их элементов по второй группе предельных состояний перемещения и деформации определяют от максимальных нагрузок нормальной эксплуатации.

Под нормальной эксплуатацией понимается эксплуатация, осуществляемая (без ограничений) в соответствии с предусмотренными в нормах или заданиях на проектирование технологическими или бытовыми условиями.

Расчет конструкции обычно состоит из следующих этапов: установление расчетной схемы, сбор нагрузок, определение усилий в элементах конструкции, подбор сечений и проверка напряженно-деформированного состояния конструкции в целом, ее элементов и соединений с целью не допустить ни одного из предельных состояний.

Элементы конструкций подразделяются на три класса в зависимости от напряженно-деформированного состояния (НДС) расчетного сечения:

1-й класс – НДС, при котором напряжения по всей площади сечения не превышают расчетного сопротивления стали │σ│≤ R_y (упругое состояние се

чения);

2-й класс – НДС, при котором в одной части сечения│σ│< R_y, а в дру-

гой│σ│= R_y (упругопластическое состояния сечения);

3-й класс – НДС, при котором по всей площади сечения │σ│= R_y (пластическое состояния сечения, условный пластический шарнир).

Класс напряженного состояния сечения при проектировании следует назначать в зависимости от допустимых пластических деформаций, целесообразных размеров сечения элемента в целом, толщины стенок и поясных листов. Следует учитывать назначение конструкции, характер нагрузок и воздействий, опасность хрупкого разрушения, агрессивность среды, конструктивные ограничения, степень огнестойкости и другие факторы.

Расчет на прочность балок в упругой стадии работы сечения выполняют по формулам:

– при действии момента в одной из главных плоскостей

;

– при действии в сечении поперечной силы



где M и Q – максимальные изгибающий момент и поперечная сила, найденные от расчетной нагрузки;

W_n,min – момент сопротивления ослабленного сечения;

S – статический момент сдвигаемой части сечения относительно нейтральной оси;

I–момент инерции сечения;

t_{w –} толщина стенки.

Расчет на прочность с учетом пластических деформаций разрезных балок 2-го и 3-го классов двутаврового сечения из стали с нормативным сопротивлением R_yn ≤ 44 кН/см² при обеспечении общей устойчивости балки и местной устойчивости ее элементов (сжатого пояса и стенки) согласно требованиям СП [5] и при касательных напряжениях в месте максимального момента τ_x = Q_x/A_w ≤ 0,9R_s при изгибе в плоскости наибольшей жесткости (I_x > I_y) выполняется по формуле



где M_x– максимальный изгибающий момент;

c_x – коэффициент, учитывающий резерв несущей способности изгибаемого элемента, обусловленный пластической работой материала (принимается согласно табл. 4.2);

β – коэффициент, принимаемый равным:

– при τ_x ≤ 0,5R_s β = 1;

– при 0,5R_s < τ_x ≤ 0,9R_s



где α_f = A_f/A_w – отношение площади сечения пояса к площади сечения стенки.

Таблица 4.2

Значения коэффициентов c_x, c_y для двутаврового сечения

Коэффициент	αf = Af/Aw
	0,25	0,5	1,0	2,0
с (сx)	1,19	1,12	1,07	1,04
сy	1,47

При расчете сечения в зоне чистого изгиба следует принимать β = 1,авместо коэффициента c_x

с_xm = 0,5 (1 + c_x).

Для балок, рассчитываемых с учетом пластических деформаций, расчет на прочность в опорном сечении (при M = 0) выполняют по формуле



где Q_x – максимальная поперечная сила вблизи опоры балки;

t_w и h_w – соответственно толщина и высота стенки.

При ослаблении стенки отверстиями для болтов (при необходимости) левую часть формулы умножают на коэффициент

α = s/(s – d),

гдеs – шаг отверстий под болты;

d– диаметр отверстия.

4.1. Первый вариант балочной клетки

Тип балочной клетки – нормальный (рис. 4.3).

Настил – стальной.

Конструкция несущего настила состоит из стального листа, уложенного на балки настила и приваренного к ним. Для стационарного настила применяют плоские листы толщиной 6 – 14 мм. Исходя из несущий способности этих листов, пролет настила l_н, определяемый расстоянием между балками настила а₁, принимается в пределах 0,6 – 1,6 м.



Рис. 4.3. Первый вариант балочной клетки

4.1.1. Расчет плоского стального настила

Настил, имеющий достаточную толщинуt_н и соотношение пролета настила к толщине l_н/t_н < 40, рассчитывается на поперечный изгиб как плита без распора, относительно тонкий настил при соотношении l_н/t_н > 300 работает как мембрана только на осевое растяжение. Для восприятия распора требуются неподвижные опоры. Листовой настил с соотношением пролета к толщине 40 ≤l_н/t_н ≤ 300 занимает промежуточное значение между плитой и мембраной, работает на изгиб с растяжением.

Для расчета стального настила, изгибаемого по цилиндрической поверхности, вырезается полоска единичной ширины, работающая на изгиб от момента М_max и растяжение от усилия Н, вызванные поперечной равномерно распределенной нагрузкой q (рис. 4.4).



Рис. 4.4. Расчетная схема настила

Цилиндрическая изгибная жесткость настила при отсутствии поперечных деформаций E₁I, где Е₁= Е/(1–ν²) = 2,06 · 10⁴/(1 – 0,3²) = 2,26 ·10⁴ кН/см².

Здесь Е = 2,06 · 10⁴ кН/см² – модуль упругости стали, = 0,3 – коэффициент поперечной деформации (коэффициент Пуассона).

Толщина стального настила t_н, не подкрепленного ребрами жесткости, назначается в зависимости от заданной полезной нагрузки p_n. Ее рекомендуемое значение принимается по табл. 4.3 и согласуется с ГОСТ 82-70 «Сталь широкополосная универсальная горячекатаная» и ГОСТ 19903-74 «Сталь листовая горячекатаная». При p_n = 12,55 кН/м² принимаем t_н = 8 мм.

Нормативная нагрузка от веса стального настила



где – плотность (объемный вес) стального проката.

Таблица 4.3

Рекомендуемая толщина стального настила

Полезная нагрузка pn, кН/м2	Толщина листа, мм
До 10	6 – 8
11 – 20	8 – 10
21 – 30	10 – 12
 31	12 – 14

При нагрузках, не превышающих 50 кН/м², и предельном относительном прогибе f_u/l_н = 1/n_о = ≤ 1/150 прочность шарнирно закрепленного по краям стального настила всегда будет обеспечена и его рассчитывают только на жесткость.

Максимальный пролет настила l_н (шаг балок настила а₁) определяется из условия жесткости по формуле



Принимаем в осяхl_н = a₁ = 1,2 м (балки настила в этом случае укладываются в пролете главной балки целое число раз). Пролет можно принять несколько больше требуемого, так как фактический пролет настила (расстояние между краями полок соседних балок в свету) будет меньше.

Усилие Н на 1 см ширины настила, на которое рассчитываются сварные швы, прикрепляющие настил к балкам, определяется по формуле



где _p = 1,2 – коэффициент надежности по нагрузке для полезной нагрузки.

Выбор типа электродов для сварки стали соответствующего класса и расчетное сопротивление металла шва принимается по табл. 2.5 и 2.7.

Настил крепится к балкам угловыми швами, выполненными ручной сваркой электродами типа Э42 по ГОСТ 9467-75*, имеющими расчетное сопротивление металла швов R_w= 18 кН/см².

Катет углового шва k_f определяется по формуле

k_f = H/(β_fl_wR_wfγ_c) = 2,37 / (0,7 · 1 · 18 · 1) =0,19 см,

где – коэффициент, учитывающий глубину проплавления шва для ручной сварки, принимается по табл. 3.6;

_с = 1,0 – коэффициент условий работы конструкции, учитывающий возможные отклонения принятой расчетной модели от реальных условий работы элементов конструкций, соединений, а также изменения свойств материала вследствие влияния температуры, влажности, длительности воздействия, его многократной повторяемости и других факторов, не отражаемых непосредственно в расчетах (принимают по табл. 3.5);

l_w = 1,0 см – длина шва, равная ширине рассматриваемой пластинки.

Принимаем конструктивно минимальный катет k_f,min = 4 мм в зависимости от максимальной толщины соединяемых элементов по табл. 3.3.

Максимальный катет угловых швов k_f,max принимается не более толщины настила t_н.

4.1.2. Расчет балки настила

Балка настила рассматривается как однопролетная шарнирно опертая система, нагруженная равномерно распределенной нагрузкой (рис. 4,5). Балку, относящуюся ко 2-му классу, проектируем из прокатного двутавра.



Рис. 4.5. Расчетная схема балки настила (1-й вариант)

Определение нормативной и расчетной нагрузок. Нормативная нагрузка на балку при опирании на нее сплошного стального настила принимается равномерно распределенной:



Расчетная нагрузка



где _g = 1,05 – коэффициент надежности по нагрузке для постоянной на- грузки от стального проката.

Определение усилий и компоновка сечения. Расчетный пролет балки настила l равен шагу колонн В.

Расчетный изгибающий момент в середине пролета балки



Максимальная поперечная сила у опоры



Расчет балки на прочность выполняем с учетом развития пластических деформаций. Требуемый момент сопротивления поперечного сечения балки в этом случае определяется:

W_n,min = M_max/(c_xβR_yγ_c) = 8487 / (1,12 · 1 · 24 · 1) = 315,74 см³,

где c_x = 1,12 – коэффициент, учитывающий резерв несущей способности

изгибаемого элемента, обусловленный пластической работой материала (при проверке прочности балки уточняется);

β = 1 при τ_x = 0 в сечении с М_max.

По сортаменту выбираем ближайший номер двутавра, у которого W_x > W_n,min. Принимаем I27, имеющий момент сопротивления W_x = 371 см³; статический момент полусечения S_x = 210 см³; момент инерции сечения I_x = 5010 см⁴; площадь сечения А = 40,2 см²; ширину пояса b_f = 125 мм; толщину пояса t_ = 9,8 мм; толщину стенки t_w = 6 мм; линейную плотность (массу 1 м пог.) 31,5 кг/м.

Уточнение коэффициента с_x,М и Q c учетом собственного веса балки настила, для чего определяем:

площадь пояса

A_f = b_ft_f = 12,5 ∙ 0,98 = 12,25 см ²;

площадь стенки

A_w= A– 2A_f = 40,2– 2 ∙ 12,25 = 15,7 см ²;

отношение

α_f =

Коэффициент с_x для двутаврового сечения определяется согласно табл. 4.2 линейной интерполяцией:



Равномерно распределенная нагрузка от собственного веса балки настила длиной 1 м q_n,бн = 0,315 кН/м.

Нормативная нагрузка



Расчетная нагрузка



Изгибающий момент



Поперечная сила



Проверка несущей способности балки. Проверка прочности по нормальным напряжениям в середине балки:



Недонапряжение (резерв несущей способности)



Несмотря на большое недонапряжение сечение принято, так как при изменении сечения в меньшую сторону, принимая ближайший профиль I24 сW_x = 289 см³, перенапряжение составит 14,2%.

Проверка прочности по касательным напряжениям у опоры при расчете прокатной балки с учетом развития пластических деформаций:



где h_w = h – 2t_ = 27 – 2 ∙ 9,8 = 25,04 cм.

Общую устойчивость балок настила проверять не надо, поскольку их сжатые пояса надежно закреплены в горизонтальном направлении приваренным к ним стальным сплошным настилом.

Проверка местной устойчивости поясов и стенки прокатных балок не требуется, так как она обеспечивается относительно большими их толщинами, принятыми из условий технологии проката.

Проверка жесткости. Прогибы, определяемые от нормативных нагрузок, не должны превышать их предельных значений, установленных нормами проектирования. Для однопролетной балки, нагруженной равномерно распределенной нагрузкой, проверка прогиба производится по формуле



где при пролете l= 6 м (см. табл. 4.1).

Принятое сечение удовлетворяет условиям прочности и жесткости.

При других видах загружения прогиб балки можно проверить по формуле

f_max = M_n,maxl²/(10EI_x) ≤ f_u,

гдеM_n,max– максимальный момент в балке от нормативной нагрузки.

В случае невыполнения любого из условий (перенапряжение или большой резерв несущей способности) необходимо изменить сечение, приняв по сортаменту другой ближайший больший или меньший номер двутавра и вновь произвести проверки.

Определяем вес балки настила на 1 м² рабочей площадки, необходимый для дальнейших расчетов, деля линейную плотность балки на шаг балок настила а₁ = 1,2 м:



4.2. Второй вариант балочной клетки

Тип балочной клетки – усложненный (рис. 4.6).

Настил – стальной.

Балки настила с шагом а₁ = 1,2 м.

Вспомогательные балки с шагом а₂ = 3 м.

Толщина настила при шаге (пролете настила) а₁ = 1,2 м принимается по первому варианту (t_н = 8 мм).

4.2.1. Расчет балки настила

Расчетная схема балки настила представлена на рис. 4.7.

Пролет балки настила l = а₂ = 3 м.



Рис. 4.6. Второй вариант балочной клетки
Нормативная и расчетная нагрузки на балку настила при шаге а₁= 1.2 м принимаются по первому варианту:

_{qn = 15,81кН/м;q = 18,86 кН/м.}



Рис. 4.7. Расчетная схема балки настила (2-й вариант)

Расчетный изгибающий момент



Максимальная поперечная сила у опоры



Требуемый момент сопротивления

W_n,min = M_max/(c_xβR_yγ_c) = 2128 / (1,12 · 1 · 24 · 1) = 79,17 см³,

По сортаменту выбираем ближайший номер двутавра, у которого W_x > W_n,min. Принимаем I14, имеющий момент сопротивления W_x= 81,7 см³; момент инерции сечения I_x = 572 см⁴; статический момент полусечения S_x = 46,8 см³; площадь сечения ширину пояса b_f = 73 мм толщину пояса t_f = 7,5 мм; толщину стенки t_w = 4,9 мм; линейную плотность (массу 1 м пог.) 13,7 кг/м.

Уточнение коэффициента с_x, M и Q с учетом собственного веса балки настила, для чего определяем: