мм.
Растягивающее усилие в настиле, по которому рассчитываются сварные швы, крепящие настил к балкам, находим по формуле:

где f – коэффициент надежности по полезной нагрузке, равный 1,2;
— предельный прогиб, равный 1/120 при /
Расчетную толщину углового шва на действие распора, прикрепляющего настил к балкам проверяем:
по металлу шва или
по границе сплавления , где
— учитывающие глубину проплавления шва (при ручной сварке
Электроды принимаем типа Э-42.
— расчетные сопротивления угловых сварных швов, принимаемые по табл.3, 56 СНиП [1],
— коэффициенты, условий работы, принимаемые по п.4*, п.11.2* по СНиП [1]

Катеты угловых швов следует принимать с учетом конструктивных требований СНиП [1], п. 12.8. в зависимости от толщины наиболее толстого из свариваемых элементов 5мм.
Расчет балок настила и вспомогательных балок.
Расчет балок начинают с определения нагрузок от веса настила и полезной нагрузки по заданию.
Погонная нормативная нагрузка на балку настила определяется по формуле:

Расчетная погонная нагрузка на балку настила определяется по формуле:

где коэффициенты надежности по нагрузкам; нормативная полезная нагрузка; пролет настила; кН/м3.
кН/м2
нормативная нагрузка от настила
кН/м
расчетная нагрузка от настила
кН/м.
Рассчитываем балку настила с пролетом м:
По расчетной нагрузке определяем изгибающий момент:

Находим требуемый момент сопротивления для балок из сталей с пределом текучести до 530 МПа по формуле:

где для стали С245 240(2450, 24) МПа (кгс/см2, кН/см2) расчетное сопротивление стали по пределу текучести [1], табл.51*; коэффициент условий работы [1], табл. 6* ( прим.4).
По сортаменту прокатных профилей ГОСТ 8239-89 «Двутавры стальные горячекатаные», находится номер с моментом сопротивления, равным или больше требуемого.
Двутавр №27 371см3, 5010см4, ρ=31,5кг/м – линейная плотность.
Прочность подобранного сечения балок из стали с пределом текучести до 530 МПа проверяется по формуле:

условие выполняется, прочность обеспечена.
где момент сопротивления сечения нетто;
коэффициент, учитывающий развитие пластических деформаций по сечению, определяется по СНиП [1] п.5.18*,таб.66. при Af/Aw=0,82
Делается проверка жесткости балок по формуле:
l/200 = 3см
Предельно допустимый относительный прогиб балки для l = 6 м
, условие выполняется, жесткость балки обеспечена.
Общая устойчивость балки обеспечена настилом, опирающимся на ее сжатый пояс и жестко с ним соединенным.
Местную устойчивость элементов сечения балки настила не проверяем, поскольку она обеспечена их большими толщинами.
Рассчитываем балку настила с пролетом м:
По расчетной нагрузке определяем изгибающий момент:

Находим требуемый момент сопротивления для балок из сталей с пределом текучести до 530 МПа по формуле:

где для стали С255 240(2450, 24) МПа (кгс/см2, кН/см2) расчетное сопротивление стали по пределу текучести [1], табл.51*; коэффициент условий работы [1], табл. 6* ( прим.4).
По сортаменту прокатных профилей ГОСТ 8239-89 «Двутавры стальные горячекатаные», находится номер с моментом сопротивления, равным или больше требуемого.
Двутавр №10 39,7см3, 198см4, ρ=9,46кг/м – линейная плотность.
Прочность подобранного сечения балок из стали с пределом текучести до 530 МПа проверяется по формуле:

условие выполняется, прочность обеспечена.
где момент сопротивления сечения нетто;
коэффициент, учитывающий развитие пластических деформаций по сечению, определяется по СНиП [1] п.5.18*,таб.66. при Af/Aw=0,97 ,
Af и Aw – соответственно площади пояса и стенки двутавра.
Делается проверка жесткости балок по формуле:
l/150 = 1,33см
Предельно допустимый относительный прогиб балки для l = 2 м
, условие выполняется, жесткость балки обеспечена.
Общая устойчивость балки обеспечена настилом, опирающимся на ее сжатый пояс и жестко с ним соединенным.
Местную устойчивость элементов сечения балки настила не проверяем, поскольку она обеспечена их большими толщинами.
Рассчитываем вспомогательную балку м:
Погонная нормативная нагрузка находится по формуле:

Погонная расчетная нагрузка находится по формуле:

Двутавр №36 см3, см4, ρ=48.6кг/м
Прочность подобранного сечения балок из стали с пределом текучести до 530 Мпа:
, где Af /Aw=0,71, с1=1,099
Условие выполняется, прочность сечения обеспечена.
Делается проверка жесткости балок по формуле:
l/200 = 3см
Предельно допустимый относительный прогиб балки для l = 6 м
, условие выполняется, жесткость балки обеспечена.


варианта Расход стали на 1м2 перекрытия, кг
Количество типоразмеров балок на ячейку Кол-во монтаж. единиц на ячейку
1 2 (главная балка, балка настила) Двутавр №27 8

2
3 (главная балка, балка настила, вспомогат. балка)
Двутавр №10, 36 15

Для дальнейшего расчета выбираем вариант №1, так как расход стали и количество типоразмеров меньше, чем во втором №2.
Расчет главной балки.
Требуется скомпоновать составное сварное сечение и проверить прочность главной балки балочной клетки.
В балочной клетке главные балки в большинстве случаев проектируют составными. В качестве главных балок могут также использоваться балки с гибкой, перфорированной, гофрированной стенкой, бистальные балки.
Составные балки в основном сварные. Наибольшее применение получили балки двутаврового симметричного сечения (рис.2). Такие балки проектируют из трех листов: вертикального листа – стенки и двух горизонтальных листов – полок. Полки соединяются со стенкой непрерывными угловыми поясными швами.
Расчетная схема главной балки определяется в зависимости от принятого типа балочной клетки. На главную балку нагрузка от балок настила или вспомогательных балок передается в виде сосредоточенных сил. При частом расположении сосредоточенных сил, когда их в пролете не менее пяти, они могут быть заменены без существенного снижения точности расчета, эквивалентной равномерно распределенной нагрузкой. Собственный вес балки можно принять ориентировочно в размере 1…2 % от нагрузки на нее.
Нормативная погонная нагрузка на балку:

нормативная постоянная нагрузка от массы перекрытия по выбранному варианту (расход материала) и массы главной балки, которая ориентировочно принимается в размере 1-2%(1,02) нагрузки на нее,
ширина грузовой площади главной балки, равная половине шага колонн (по заданию 6м)
Расчетная погонная нагрузка на балку:

Расчетный изгибающий момент в середине балки определяется по формуле:

Расчетная поперечная сила на опоре:

Рис.2. Главная балка Главную балку следует принимать с изменением сечения по длине. Расчет ее выполняется без учета развития пластических деформаций (предполагается, что стенка балки может быть не укреплена ребрами жесткости в местах приложения сосредоточенной нагрузки от балок настила [1] п.5.21). Подбор сечения начинается с определения требуемого момента сопротивления по формуле:
см3
Затем определяется высота балки. Из условия наименьшего расхода стали определяется оптимальная высота балки.

где конструктивный коэффициент, который равен 1,15 для сварных балок переменного по длине сечения;
толщина стенки, которой предварительно задаются
где
Задаемся толщиной стенки 9 мм.
Из условия обеспечения жесткости определяется минимальная высота балки по формуле:

Высоту балки рекомендуется назначать близкой к , но не меньше , определенной из условий жесткости. Она должна быть кратной 100 мм, Исходя из ширины листов по сортаменту (ГОСТ82-70*) на прокатную листовую сталь, высоту балки примем h = 40см.
Затем окончательно установим толщину стенки из условий:
1) из условия определения рациональной толщины стенки по формуле

2) из условия работы стенки на срез

3) из условия местной устойчивости без постановки продольных ребер жесткости:

4) минимальная толщина стенки 8 мм (очень редко 6 мм). Толщина стенки должна быть также согласована c имеющимися толщинами прокатной листовой стали по сортаменту. Толщину стенки балки рекомендуется назначать близкой к рациональной, учитывая все требования.
Принимаем толщину стенки tw = 9мм.
Размеры горизонтальных поясных листов находят из условия необходимой несущей способности балки. Определяют требуемый момент инерции балки:

момент инерции стенки

, принимают ориентировочно на 4-6см высоты балки.
Момент инерции приходящийся на поясные листы:

Находим требуемую площадь поперечного сечения поясного листа по формуле:

где hz = 40-2=38см расстояние между центрами тяжести поясных листов.
По требуемой площади поперечного сечения поясов балки назначаем их размеры в соответствии с сортаментом на прокатную листовую сталь ГОСТ 103-76*, учитывая следующие требования:
1) местной устойчивости отношение ширины свеса сжатого пояса к толщине b f =2см не должно быть больше

2) для снижения остаточных сварочных напряжений толщину поясов балки рекомендуется назначать не более 2-3 толщины стенки;
3) из условия обеспечения общей устойчивости балки ширину поясов назначают в пределах от 1/6 до 1/3 высоты балки
4) по конструктивным соображениям ширину балки не следует принимать меньше 180 мм или h/10.
Принимаем сечение пояса балки
Подобранное сечение необходимо проверить на прочность. Для этого находят фактический момент инерции балки:

момент сопротивления

Проверка прочности в среднем сечении балки выполняется по формуле:

Условие выполняется. Принимаем пояс из универсальной стали размером — b=200мм; tf=20мм

Рис.3 Сечение главной балки.

Список используемой литературы:
СНиП II-23–81* Стальные конструкции. – М. : ОАО«ЦПП», 2008. – 90 с.
Металлические конструкции : учебник для студ. вузов / ред. Ю. И. Кудишин. — 12-е изд., стер. — М. : Академия, 2010. — 681 с. — (Высшее профессиональное образование. Строительство

мм Растягивающее усилие в настиле по которому рассчитываются сварные швы