Проектирование рабочей площадки (строительная высота перекрытия – 1,4 м, расстояние от пола до верха настила – 9,6 м)

1.  Разработка схемы балочной клетки

1.1Расчет плоского стального и ребристого настила

Рассчитать настил, если  =30 кПа, коэффициент перегрузки =1,3, толщина листа настила =14 мм., предельный прогиб 1/150, сталь марки С235

По формуле  определяем пролет настила

(cм);

Принято (cм)                                                         

Вычисляем кПа м⁴

Балочный прогиб и момент при  кН/м;

              где

Н – распор, возникающий в настиле, шириной 1,4 мм.

М – изгибающий момент в настиле с учетом распора;

М₀ – балочный изгибающий момент от расчетной нагрузки;

f₀ – балочный прогиб настила от нормативной нагрузки;

n – коэффициент перегрузки;

Е₁I – цилиндрическая жесткость;

cм          кНм

- величина, определяемая из кубического уравнения;

Изгибающий момент и прогиб с учётом распора:

     кН м

     см;

Относительный прогиб:

Распор на единицу ширины настила:

     Н/см;

Напряжения в настиле:

     МПа

Для полуавтоматической сварки по таблице 34 [1]  коэффициенты формырасчетные сопротивления  МПа  МПа;

Так как   (162>126) , то расчет ведем по сечению металла шва.

Катет шва   мм;

мм;

1.2Выбор оптимальной схемы балочной клетки

Расход стали для балочной клетки зависит от шага балок и типа настила. Шаг балок, при котором масса балочной клетки получается наименьшей, будем называть оптимальным.

Шаг балок с плоским настилом

cм, принимаем =1,15м;

 – зазор для размещения сварных швов и удобства монтажа листов настила, принимаемый 2-5 см.

Шаг балок с ребристым настилом

м принимаем =1,70 м

Для определения массы элементов площадки необходимо произвести их упрощенный расчет, заключающийся в подборе номера прокатного двутавра, исходя из условия прочности.

Подбор сечений прокатных балок, как в упругой стадии работы, так и с учетом развития пластических деформаций производим, используя условие прочности. Предварительно находим расчетную погонную нагрузку:

нормативная поверхностная нагрузка на рабочую площадку;

 – шаг балок;

При определении расхода стали масса настила при заданном его толщине в вариантах не учитывается

кПа;

кПа;

Прочность балки в упругой стадии работы обеспечивается,  если

Откуда                                   

– наибольший момент в балке, равный

кНм;

где  момент сопротивления сечения нетто;

 - коэффициент условия работы , по табл.6 СНиПа

cм³;

Принимаем двутавр  №40 (cм³);

кНм;        см³;

По сортаменту принимаем двутавр №50    ( cм³);

Расчет в пластической стадии работы балки производим, используя формулу:

, где - коэффициент, учитывающий влияние пластичности при одновременном действии М и Q.

Приняв =1,05, cм³

По сортаменту принимаем двутавр №40 (см³)

Соотношение площадей пояса и стенки для двутавра

, по которому по таблице 66 СНиПа принимаем

Прочность балки обеспечена:

(см³);

по сортаменту принимаем двутавр №50 (см³)

По таблице 66 СНиПа ;

Прочность обеспечена.

Чтобы установить размеры сечения ребра, определяем погонную нагрузку:

кН/м;

кН/м;

Поскольку нагрузка статическая, то требуемый момент сопротивления определяем с учетом пластических деформаций по формуле

=см³

Размеры ребра находим из выражений:

см;

см;

Принимаем ребро (100*14) мм;

Сравнение вариантов

Рассчитаем массы площадок, т/м² , для вариантов с нормальным типом балочной клетки с гладким настилом и ребристым настилом

==5,73

Количество сварных швов:

; .

Высоту главной балки можно определить по формуле:

cм

кНм ;см³;

-15=140,83cм;

кН;

Таблица     Сравнение вариантов

Проверочные расчеты элементов балочной клетки

Таблица  Нагрузки на второстепенную балку, кПа

Прочность прокатных балок определяют по формуле:

;

где - суммарная (постоянная и временная) погонная нагрузка;

;

кНм

2.  Расчет главных балок

2.1 Определение нагрузок и расчетных усилий

На главную балку действует давление второстепенных балок и равномерно распределённая нагрузка от собственного веса.

Давление второстепенных балок:

, где  расчетная погонная нагрузка на второстепенную балку;

 пролет второстепенной балки;

Нагрузку от собственного веса главной балки учитывают по приближенным формулам.

 кНм

По полученным значениям нагрузок строят эпюры и . При числе регулярно расположенных на балке  грузов более пяти узловую нагрузку заменяют равномерно распределённой:

кНм

2.2 Компоновка сечения главной балки

Вычисляют минимальную высоту главной балки из условия требуемой жесткости, см

см,

см где  расчетное сопротивление стали, МПа;

 пролет балки, см;

 - величина обратная предельному прогибу, для главных балок рабочих площадок равная 150.