- пролет балок настила lfb = 5,5 м;

- шаг балок настила аfb = 130 см;

- материал балок сталь обычной прочности.

1.5.1 Расчетные характеристики материала и коэффициенты

Балки настила прокатного профиля относятся ко второй группе конструкций, принимаем сталь С245 по ГОСТ 27772-88. для этой стали Ry=240 Mпа при толщине проката от 2 до 20 мм. Run=370Mпа. Модуль упругости=2,06*105Мпа. Для сооружений II уровня ответственности коэффициент надежности по ответственности gn = 0,95 (прил. 7* [2]).

Коэффициент условий работы настила и прокатных балок gс = 1,0 (табл. 6* [1]).

Коэффициенты надежности по нагрузке для постоянной нагрузки gfg = 1,05 (табл. 1 [2]), для временной нагрузки gfv = 1,20 (п.3.7 [2]).

Предельные относительные прогибы для балок принимаются в зависимости от величины пролета по табл.19 [2]. При l = 6 м – fu = l/200=3 см.

1.5.2 Геометрические характеристики двутавра №35Б1

Геометрические характеристики принимаем по сортаменту горячекатаных двутавров по ГОСТ 26020-83:

- высота сечения h = 346 мм,

- толщина стенки tw = 6,2 мм,

- ширина полки bf = 155 мм,

- толщина полки tf = 8,5 мм,

- площадь сечения А = 49,53 см2,

- момент инерции I = 10060 см4,

- момент сопротивления W = 581,7 см3.

Масса профиля g = 38,9 кг/м

Площадь полки Af = tf bf = 0,85×15,5 = 13,175 см2.

Площадь стенки Aw = A – 2Af = 49,53 - 2×13,175 = 23,28см2

1.5.3 Статический расчет

Уточняем нагрузку на балку

Погонная (линейная) нагрузка для расчета на прочность

где gfb – вес 1 м.п. балки настила, gfb=0,389 кН/м.

Линейная нагрузка для расчета на жесткость равна:

Определяем расчетные усилия

Максимальный расчетный изгибающий момент в середине пролета балки

Максимальная поперечная сила на опоре

1.5.4 Проверка прочности

Касательные напряжения в опорном сечении балки проверяем по формуле

где Rs = 0,58Ry = 0,58×240 = 139,2 МПа

Поскольку t = 56,7 МПа < 0,5Rs = 0,5×139,2 = 69,6 МПа, то с1 = с в формуле проверки нормальных напряжений. Коэффициент с принимаем по табл. 66 [1], а зависимости от отношения Af/Aw = 13,175/23,18 = 0,56, при котором с = 1,11. Выполняем проверку нормальных напряжений

Требование прочности выполняется

1.5.5 Проверка жесткости

Определяем прогиб балки в середине пролета

Требование второго предельного состояния выполняется, так как

f =2,05 см < fu = 2,5 см

2. СТАТИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ И ПОДБОР СЕЧЕНИЯ СОСТАВНОЙ СВАРНОЙ БАЛКИ

Подобрать сечение составной сварной балки, являющейся главной балкой рабочей площадки, компоновка которой выполнена в предыдущем пункте.

Исходные данные:

(а) по заданию на проектирование

- пролет главной балки lm b = 15,0 м;

- шаг главных балок am b = 5,5 м;

- строительная высота перекрытия неограниченна;

- материал – углеродистая сталь обычной прочности;

- временная равномерно распределенная нагрузка на площадку vn = 24 кН/м2 (вся временная нагрузка длительная).

(б) по результатам выполнения предшествующих разделов

- количество балок настила, опирающихся на главную балку 12 (10 шагов по 1,3 м и 2 шага по 1 м);

- шаг балок настила af b = 1,3 м;

- балки настила - двутавры 35Б1 (по ГОСТ 26020-83), ширина полки bf,f b = 155 мм;

- реакция балки настила Qfb = 98,12 кН;

- постоянные нагрузки: от массы настила gsh,n = 0,785 кН/м2, от балок настила gf b,n = 0,35кН/м2.

2.1 Расчетные характеристики материала и коэффициенты

Сварные балки перекрытия относятся к 1-й группе конструкций (табл. 50* [1]). Сталь обычной прочности, соответствующую этой группе, принимаем С255 по ГОСТ 27772-88. Расчетное сопротивление стали принимаем для листов толщиной до20 мм (предполагаемая толщина поясов балки) Ry = 240МПа, Run = 370 МПа (табл. 51* [1]), E = 2,06×105 МПа, n = 0,3 (табл. 63 [1]). Для сооружений II уровня ответственности (прил.7* [2]) коэффициент надежности по ответственности равен gn = 0,95.

Коэффициент условий работы при расчете на прочность gc=1,0, при расчете на устойчивость gc=0,95 (табл. 6 [1]).

Коэффициенты надежности по нагрузке gfg =1,05 (п.2.2 [2]), gfv =1,20 (п.3.7 [2]).

Предельный относительный прогиб главной балки fmb,u = lmb/250, (п.2, табл. 19 [2]).

2.2 Статический расчет

Расчетную схему главной балки принимаем в виде разрезной шарнирно-опертой однопролетной балки. Поскольку число сосредоточенных грузов от давления балок настила более 5, то нагрузку принимаем в виде равномерно распределенной.

Рис. 2.1. Расчетная схема балки

Погонная (линейная) нагрузка для расчета на прочность определяется по формуле

где gmb – вес 1 м.п. главной балки, принимаем gmb=2,5 кН/м.

Линейная нагрузка для расчета на жесткость равна:

Максимальный расчетный изгибающий момент в середине пролета балки

Максимальная поперечная сила на опоре

.

Изгибающий момент в середине пролета балки от нагрузки для расчета на жесткость

2.3 Компоновка и предварительный подбор сечения составной балки

Принимаем гибкость стенки lw=125, в соответствии с рекомендациями [3]. Минимальная толщина стенки равна tw,min= 12 мм.

Определяем минимальную высоту сечения сварной балки при предельном относительном прогибе (fm b /lmb u =1/250)

Находим минимальную толщину стенки из условия предельного прогиба

.

Толщина стенки из условия прочности на срез равна

где Rs=0,58Ry=0,58×240=139,2 МПа.

Определяем наименьшую толщину стенки из условия смятия, поскольку принимаем этажное сопряжение балок в балочной клетке. В каждом узле опираются две балки настила, поэтому F=2Qf b = 2 ×98,12=196,24 кН. Толщиной полки главной балки задаемся tf=2 см.