Исходные данные

Производственная площадка промышленного здания имеет размеры в плане: L0×B0 = 18×12 м. В здании применяется балочная клетка нормального типа с этажным опиранием балок. Размеры ячейки балочной клетки L×B = 6×4 м. Нагрузка от технологического оборудования на перекрытие pn = 10 кПа. Отметка верха настила равна 7 м.

Определение толщины стального настила и сбор нагрузок на 1 м² поверхности производственной площадки

Для расчета стального настила из него вырезают полосу шириной 1 м (рис. 9).


Рис. 9. План балочной клетки:
1 — балка настила; 2 — главная балка; 3 — колонна

После необходимо назначить толщину настила. Для этого можно воспользоваться рекомендациями таблицы 1.

Таблица 1. Рекомендации по выбору толщины стального настила
Нагрузка от технологического
оборудования pn, кПа
≤1011÷2021÷30>30
Толщина стального настила, мм6; 88; 1010; 1212; 14

Толщину настила принимаем δ = 8 мм.

Пролет настила a предварительно определяют по формуле А.Л. Телояна:

a = 4n015 1+ 72E1 n04 qn δ ,

где n0 — величина, обратная предельному относительному прогибу настила; qn — нормативная нагрузка на 1 м² поверхности перекрытия, кПа; E1 — величина, определяемая по формуле, кПа:

E1 = E 1ν2 ,

где E — модуль упругости стали, кПа; ν — коэффициент Пуассона:

E1 = 2,06108 10,32 = 2,26108 кПа,
δ — толщина настила, м;

Определяем нагрузки на поверхность настила. Результаты расчетов представлены в таблице 2.

Таблица 2. Нагрузки на 1 м² поверхности производственной площадки
Вид нагрузкиНормативная
нагрузка qn,
кПа
Коэффициент
надежности
по нагрузке γf
Расчетная
нагрузка q,
кПа
Постоянная   
1. Вес стального настила
    δ = 8 мм, γ = 78,5 кН/м³
0,6281,050,659
Длительная временная   
2. Нагрузка от технологического
    оборудования pn = 10 кПа
101,212
3. Итого полная 10,62812,659

Определяем величину пролета настила:

a = 415015 1+ 722,26108 1504 10,628 0,008=1,29 м.

Пролет настила должен быть кратен пролету главной балки L. В соответствии с этим выполняем корректировку пролета настила. Принимаем a = 1,2 м.

Настил с указанными выше параметрами должен удовлетворять требованию жесткости:

f [ f ],

где f — максимальный прогиб, возникающий в настиле, м; [ f ] — предельный прогиб, м. Максимальный прогиб определяем по формуле

f =f01+α ,

где f0 — максимальный прогиб однопролетной балки с шарнирным опиранием концов, м; α — коэффициент, учитывающий неподвижность опор настила. Величину f0 определяют в зависимости от типа нагрузки, приложенной к настилу, и характера её распределения. Для балки, нагруженной равномерно распределенной нагрузкой, максимальный прогиб определяется по формуле

f0= 5384 qna4 E1 Ix ,

где Ix — момент инерции полосы настила шириной 1 м относительно нейтральной оси, м4:

Ix= δ312= 0,008312= 4,2710–8 м4

Определяем прогиб f0:

f0= 5384 10,6281,24 2,261084,2710–8 =2,9710–2 м.

Коэффициент α определяют из кубического уравнения:

α+2α2+α3=3f0 2δ2

Подставляя в уравнение значения толщины настила и балочного прогиба, получаем, что α = 2,826. Определяем величину прогиба в настиле:

f =2,9710–21+2,826=7,7610–3 м.

Предельный прогиб настила равен:

[ f ]=a150=1,2150=810–3 м.

Условие жесткости соблюдается. Настил удовлетворяет требованиям второй группы предельных состояний.

План производственной площадки представлен на рисунке 10.


Рис. 10. План балочной клетки:
1 — балка настила; 2 — главная балка; 3 — колонна

Настил, отвечающий требованиям условия жесткости и нагруженный нагрузкой до 50 кПа, можно не проверять на прочность по нормальным напряжениям, поскольку при таких условиях прочность настила будет обеспечена.