Расчет плоского стального настила
3.3. Расчет плоского стального настила
Конструкция несущего настила состоит из стального листа, уложенного на балки настила сверху и приваренного к ним. Для стационарного настила чаще всего применяют плоские листы толщиной 6 – 14 мм из стали класса C235. Исходя из несущей способности этих листов, пролет настила lн, определяемый расстоянием между балками настила а1, принимается в пределах 0,6 – 1,6 м.
Настил, имеющий достаточную толщину tн и соотношение пролета настила к толщине lн/tн < 40, рассчитывается на поперечный изгиб как плита без распора, относительно тонкий настил при соотношении lн/tн > 300 работает как мембрана только на осевое растяжение. Для восприятия распора требуются неподвижные опоры. Листовой настил с соотношением пролета к толщине 40 ≤ lн/tн ≤ 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 Мmax и растяжение от усилия Н, вызванные поперечной равномерно распределенной нагрузкой q (рис. 3.2).
Рис. 3.2. Расчетная схема настила
Цилиндрическая изгибная жесткость настила при отсутствии поперечных деформаций E1I, где здесь
– модуль упругости, n = 0,3 – коэффициент поперечной деформации (коэффициент Пуассона).
Толщина стального настила tн, не подкрепленного ребрами жесткости, назначается в зависимости от заданной полезной нагрузки pn. Ее рекомендуемое значение принимается по табл. 3.3 и согласуется с ГОСТ 82-70 «Сталь широкополосная универсальная горячекатаная» (см. табл. 3.9) и ГОСТ 19903-74 «Сталь листовая горячекатаная» (см. табл. 3.8).
Рекомендуемые материалы
Таблица 3.3
Рекомендуемые толщины стального настила
Полезная нагрузка pn, кН/м2 | Толщина листа, мм |
До 10 | 6 – 8 |
11 – 20 | 8 –10 |
21 – 30 | 10 – 12 |
³ 31 | 12 – 14 |
Пример 3.1. Рассчитать плоский настил из стали С235 в нормальном типе балочной клетки (рис. 3.3) под полезную временную нагрузку на настил pn = 12,55 кН/м2. Предельный относительный прогиб fu/lн = 1/150.
Рис. 3.3. Нормальный тип балочной клетки (к примерам 3.1 и 3.2)
При pn = 12,55 кН/м2 принимаем tн = 8 мм.
Нормативная нагрузка от веса стального настила
где – плотность стального проката.
При нагрузках, не превышающих 50 кН/м2, и предельном относительном прогибе прочность шарнирно закрепленного по краям стального настила всегда будет обеспечена и его рассчитывают только на прогиб.
Максимальный пролет настила lн, равный шагу балок настила а1 в балочной клетке, определяем из условия жесткости по формуле
Принимаем в осях несколько больше требуемого, так как фактический пролет настила (расстояние между краями полок соседних балок) будет меньше.
Усилие Н на 1см ширины настила, на которое рассчитываются сварные швы, прикрепляющие настил к балкам, определяем по формуле
где g¦p = 1,2 – коэффициент надежности по нагрузке для полезной нагрузки.
Таблица 3.4
Значения коэффициентов bf и bz
Сварка при диаметре сварочной проволоки d, мм | Положение шва | Коэффициент | Коэффициенты bf и bz при катетах швов, мм | ||
3 – 8 | 9 – 12 | 14 – 16 | 18 и более | ||
Автоматическая при d = 3 – 5 | В лодочку | bf | 1,1 | 0,7 | |
bz | 1,15 | 1,0 | |||
Нижнее | bf | 1,1 | 0,9 | 0,7 | |
bz | 1,15 | 1,05 | 1,0 | ||
Автоматическая и механизированная при d = 1,4 – 2 | В лодочку | bf | 0,9 | 0,8 | 0,7 |
bz | 1,05 | 1,0 | |||
Нижнее, горизонтальное, вертикальное | bf | 0,9 | 0,8 | 0,7 | |
bz | 1,05 | 1,0 | |||
Ручная; механизированная проволокой сплошного сечения при d < 1,4 или порошковой проволокой | В лодочку, нижнее, горизонтальное, вертикальное, потолочное | bf | 0,7 | ||
bz | 1,0 |
П р и м е ч а н и е. Значения коэффициентов соответствуют нормальным режимам сварки.
Выбор типа электродов для сварки стали соответствующего класса и расчетное сопротивление металла шва производится по табл. 2.5 и 2.7.
Настил крепится к балкам угловыми швами, выполненными ручной сваркой электродами типа Э42 по ГОСТ 9467-75*.
Катет углового шва kf определяется по формуле
где – коэффициент, учитывающий глубину проплавления шва для ручной сварки, принимается по табл. 3.4;
lw = 1,0 см – ширина рассматриваемой пластинки;
Rw¦ = 18 кН/см2 – расчетное сопротивление металла шва;
gwf = 1,0 – коэффициент условий работы шва во всех случаях, кроме конструкций, возводимых в климатических районах Ι1, Ι2, ΙΙ2, ΙΙ3, для которых gwf = 0,85 для металла шва с нормативным сопротивлением Rwun = 410 МПа;
gс = 1,0 – коэффициент условий работы конструкции;
Принимаем конструктивно минимальный катет kf,min = 5 мм в зависимости от максимальной толщины соединяемых элементов (табл. 3.5).
Таблица 3.5
Минимальные катеты сварных швов k¦min
Соединение | Сварка | Предел текучести стали, МПа | Минимальные катеты швов kfmin, мм, при толщине более толстого из свариваемых элементов t, мм | ||||||
4-5 | 6-10 | 11-16 | 17-22 | 23-32 | 33-40 | 41-80 | |||
Тавровое с двусторонними угловыми швами; нахлесточное и угловое | Ручная | До 430 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |
Св.430 до 530 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 12 | ||
Автоматическая и механизированная | До 430 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | |
Св. 430 до 530 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | ||
Тавровое с односторонними угловыми швами | Ручная | До 380 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 12 |
Автоматическая и механизированная | 4 | 5 | Люди также интересуются этой лекцией: 12 Учет эксплуатации строительных машин и механизмов. 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |
П р и м е ч а н и е. В конструкциях группы 4 минимальные катеты односторонних угловых швов следует уменьшать на 1 мм при толщине свариваемых элементов до 40 мм включительно.