Стальной настил балочных клеток. Основы расчета и конструирования. Расчет прокатных балок

а) – конструктивное решение шарнирно- б) – расчетные схемы

опертого и защемленного настила

Для настилов используют листы t = 6 14мм:

t = 6мм при нагрузке до 10 кн/м²;

t = 8 10мм при нагрузке до 20 кн/м²;

t = 12 14мм при нагрузке более 20 кн/м².

При нагрузках не превышающих 50 кн/м² и предельном относительном прогибе не более 1/ 150 прочность шарнирно закрепленного по краям стального настила всегда будет обеспечена и его надо рассчитывать только на жесткость. Работа и расчет настила зависит от отношения его расчетного пролета к толщине /t.

При /t <50 растягивающие напряжения незначительны, и ими можно пренебречь; настил в этом случае рассчитывают только па изгиб.

При /t >300 можно пренебречь напряжениями от изгиба и рассчитывать настил только на растягивающие напряжении от распора Н.

При 50< /t <300 должны учитываться напряжения и от изгиба, и от растяжения.

Жесткие настилы с отношением /t <50 применяют при очень больших нагрузках. Гибкие настилы с отношением /t >300 в строительных конструкциях применяют редко. Наиболее широко распространены настилы с отношением 50< /t <300.

Расчет жесткого настила /t <50

Изгиб пластинки шириной 1 см как изгиб шарнирно опертой балки.

,

где q – расчетная погонная равномерно распределенная нагрузка;

– пролет настила.

Толщина настила ,

где R_y– расчетное сопротивления материала на изгиб.

Расчет настила при 50< /t <300 (изгиб с растяжением)

В этом случае расчет значительно усложняется. Для практических расчетов по, определению необходимой толщины настила чаще всего пользуются заранее составленными графиками, по которым в зависимости от нагрузки q (кН/м²) можно найти требуемое отношение пролета настила к его толщине /t.

Для определения требуемого отношения пролета настила к его толщине может быть использована также приближенная эмпирическая формула:

,

где – нормативная нагрузка.

Сила Н, на действие которой необходимо проверить сварные швы, прикрепляющие настил к балкам, приближенно определяется по формуле:

,

где – коэффициент Пуассона (для стали =0,3).

Расчет прокатной балки

1. Определяют нормативные и расчетные нагрузки.

2. Устанавливают расчетную схему балки и по правилам строительной механики определяют максимальные усилия (M и Q) от расчетной нагрузки.

3. Определяют требуемый момент сопротивления

или .

4. По сортаменту подбирают номер профиля и выписывают значения геометрических характеристик (W, J, S, t_w).

5.Подобранное сечения должно удовлетворять требованием прочности, общей устойчивости и жесткости.

5.1 Проверка прочности

или .

Эта проверка автоматически удовлетворяет, если фактический w не меньше требуемого

.

В прокатных балках, поскольку они имеют достаточно толстую стену, можно не проверять. Касательные напряжения могут оказаться решающими в балках малых пролетов, несущих большую нагрузку.

5.2 Проверка общей устойчивости.

,

где – определяют по указанием норм проектирования стальных конструкций (СНиП 2-23-81) в зависимости от статической схемы балки, характера нагрузки и геометрических характеристик сечения.

Проверка устойчивости балок не требуется, если:

а) распределенная статическая нагрузка передается через сплошной жесткий настил, непрерывно опирающийся на жесткий пояс балки и надежно с ним связанный (ж/б плиты, плоские стальные листы и т.п.).

б) отношение расчетной длины сжатого пояса балки к ширине верхнего пояса не превышает величины, приведенных в соответствующих таблицах. Расчетная длина сжатого пояса принимается равной расстоянию между точками закрепления сжатого пояса от поперечных смещений (узлы горизонтальных связей и т.п.); при отсутствии промежуточных закреплений = пролету балки.

5.3 Проверка жесткости балки.

.

Местную устойчивость поясов и стенки в прокатных балках не проверяют, т.к. их размеры назначены с учетом устойчивой работы при различных напряжениях состояниях.