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).

Таблица 3.3

Рекомендуемые толщины стального настила

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

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

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.