Разработка схемы балочной клетки (пролет настила - 75 см, нормативная нагрузка - 22 кПа), страница 2

Подберём второстепенные балки, в упругой и упруго-пластических стадиях работы рассматривая разрезные балки : кН/м (ширина грузовой полосы – 1,3м).

Определим требуемый момент сопротивления (расчёт в упругой стадии):

кН·м         см³

По сортаменту принимаем  двутавр №30 (W_x=472см³, P=36,5кг).

Расчёт в пластической стадии работы балки, производим, приняв c₁=1,07, используя формулу:

 см³

По сортаменту принимаем двутавр №27 (W_x=371см³, P=31,5кг). Соотношение площадей пояса и стенки для двутавра:

, по которому в табл. 66 [1] принимаем с₁= 1,09.

Проверим прочность балки:

МПа, прочность балки обеспечена.

1.2 Сравнение вариантов

Рисунок 3 – Рабочая площадка с гладким настилом.

Рисунок 4 – Рабочая площадка с ребристым настилом.

Для сравнения вариантов необходимо подсчитать расход стали на прокатные балки и рёбра, количество сварных швов для крепления настила к балкам и для крепления рёбер к настилу. Трудоёмкость монтажа рабочей площадки подсчитывают приближённо по количеству узлов сопряжения балок на секцию. При этом отдельно подсчитываем число узлов этажного сопряжения и сопряжение в одном ил пониженном уровне. Такое разграничение обусловлено большой разницей в трудоёмкости монтажа балок по указанным типам сопряжений. При заданной строительной высоте площадки тип сопряжения легко можно установить, имея высоты балок. Высоты второстепенных и вспомогательных балок найдены при вариантном проектировании. Высоту главной балки можно определить по формуле:

,  где см³

см

Сложим высоты главных и второстепенных балок, получим:

- гладкий настил 126,9+24=150,9см

- второстепенный настил 126,9+30=156,9см

Строительная высота перекрытия ограничена, и не должна превышать 1,5м. Поэтому для двух типов настилов принимаем сопряжение главных и второстепенных балок в одном уровне.

Показатели по каждому варианту сведём в таблицу 1.

Таблица 1 – Сравнение вариантов

Вариант	Тип балочной клетки и настила	Масса площадки, кг/м2	Число узлов сопряжения на секцию	Длина сварных швов на 1 м2 площадки, м
				по балкам настила	по рёбрам настила	всего сварных швов
1	Гладкий настил	35,1	36	2,52	0	2,52
2	Ребристый настил	33,56	22	1,52	0,69	2,21

Для дальнейшей разработки принимаем вариант с ребристым настилом, потому, что масса ребристого настила меньше массы гладкого настила, и трудоёмкость возведения ребристого настила меньше чем трудоёмкость возведения гладкого настила.

1.3 Поверочные расчёты элементов балочной клетки

Расчёты выполняем с целью поверки прочности и жёсткости балок и рёбер настила в принятом варианте. Изгибающие моменты для этих элементов вычисляем с учётом собственного веса конструкции. Нагрузку для каждого элемента подсчитываем в табличной форме.

Таблица 2 – Нагрузки на второстепенную балку, кПа

Нагрузка	Нормативная нагрузка	Коэффициент перегрузки	Расчётная нагрузка
Постоянная:
собственный вес настила (t=10см)	0,785	1,05	0,824
собственный вес балок (двутавр №30)	0,28	1,05	0,29
собственный вес рёбер (1100х90х10)	0,048	1,05	0,05
Временная:
полезная	22	1,3	28,6
И т о г о	23,113		29,764

Прочность второстепенной балки проверяем по формуле:

МПа

Относительный прогиб должен удовлетворять условию:

Проверим прочность ребра. В состав сечения кроме вертикального элемента включают часть настила шириной b_ef=m·t  (m=27,6 табл. 9 [2]).

Рисунок 5 – Поперечное сечение ребра

Для расчётного сечения найдём центр тяжести: см Вычислим момент инерции сечения относительно оси Х-Х:

см⁴

Получим: 

Вычислим момент сопротивления:

Прочность ребра проверяем с учётом нагрузки от собственного веса настила и рёбер, по формуле:

МПа

Очевидно, что прочность и жёсткость второстепенной балки, а также прочность ребра настила обеспечены.

Прочность одностороннего шва, соединяющего ребро с настилом, при его минимальной толщине k_f=4мм (табл. 38 [1]) проверяют по формуле

,  где Q – расчётная поперечная сила для ребра настила (определяем по формуле кН);

S – статический момент листа относительно нейтральной оси (получим см³).

Коэффициент формы шва β_f =1 по табл. 34 [1].

Получим:

 МПа

Прочность одностороннего шва, соединяющего ребро с настилом, обеспечена.