Плоский стальной настил

Конструктивное решение плоских стальных настилов показа­но на рис. 1, а. Настил приваривают к балкам или ребрам, его края не могут сближаться друг с другом и под нагрузкой в нем возникают напряжения от изгиба (как в балке) и растяжения (как в мембране, нити). Работа и соответственно расчет настила завися: от отношения его расчетного пролета к толщине l/d (рис. 1,6).

При отношении l/d <50 растягивающие напряжения незначи­тельны и ими можно пренебречь; настил в этом случае рассчиты­вают только на изгиб. При отношении l/d >300, наоборот, можно пренебречь напряжениями от изгиба и рассчитывать настил только на растягивающие напряжения от распора H. При отношении 50< l/d <300 должны учитываться напряжения и от изгиба, и от растяжения. При очень больших нагрузках (обшивка глубин­ных гидротехнических затворов, рабочие площадки с очень тяже­лой нагрузкой) применяют жесткие настилы с отношением l/d < 50. Гибкие пастилы с отношением l/d >300 в строительных конструкциях применяют редко. Наиболее широко распростра­нены настилы с отношением 50 < l/d < 300.

Напряжения в настиле зависят также от способа его опирания на балки настила: шарнирного (настил может поворачивать­ся на опорах, рис. 1, а) и защемленного (свободы поворота нет, рис. 1,6). Настилы с отношением l/d <50 могут быть как с шарнирным, так и с защемленным опиранием, в настилах с отношением 50< l/d <300 защемление трудно осуществить и практически они принимаются, как правило, шарнирно оперты­ми. Настилы с отношением l/d >300 имеют только шарнирное опирание.

Рис. 1. К расчету пастила

а — конструктивное решение; 6 и в — расчетные схемы шарнирно опертого и защемлен­ного настилов

При расчете настила необходимо удовлетворять условию его прочности, чтобы наибольшие напряжения в нем не превышали расчетного сопротивления R, а также условию жесткости, чтобы отношение наибольшего прогиба к пролету (относительный про­гиб) f/l не превышало допустимого. Обычно отношение f/l при­нимается в пределах от 1/150 до 1/200 в зависимости от тех­нологических требований. Для тонких настилов f/t часто являет­ся определяющей толщину настила.

РАСЧЕТ НАСТИЛА ПРИ ОТНОШЕНИИ l/d <50 (ИЗГИБ)

Шарнирное опирание. Рассмотрим изгиб пластинки шириной 1 см как изгиб шарнирно опертой балки. Возьмем нагрузку на 1 см² пастила q, кН/см². Нагрузка на 1 см полосы (условной бал­ки) будет тоже q, кН/см. Момент в середине пролета полосы:

где l — пролет пастила, см.

Наибольшее напряжение, кН/см²

(1)

где d — толщина настила, см,

Подставив в формулу (1) вместо а значение расчетного сопротивления, кН/см², можно выразить необходимую толщину настила в зависимости от расчетной нагрузки и пролета:

(2)

Жесткость такого настила проверяют следующим образом. Прогиб шарнирно опертой полосы от равномерно распределен­ной, нормативной нагрузки:

(3)

где D = EI/(1- m²)— цилиндрическая жесткость пластинки. Под­ставив в формулу (3) значение D и учитывая, что для стали Е = 21000 кН/см², коэффициент Пуассона m = 0,3, а I= 1d³/12 (для полосы шириной 1 см), можно найти отношение прогиба к пролету

(4)

Из формулы (2) можно получить наименьшую нагрузку, при которой настил из стали 3 будет работать только на изгиб (под­ставив туда d/l = 1/50). Значение этой нагрузки составляет 0,01 — 0,012 кН/см² (100—120 кН/м²).

Защемленный настил. Учитывая, что для защемленной балки

и (5)

и проделав тс же выкладки, что и для шарнирного опирания, получим:

необходимую толщину настила, см., из условия прочности:

(6)

а также относительный прогиб

(7)

2. РАСЧЕТ ПРИ ОТНОШЕНИИ 50< l/d <300 (ИЗГИБ С РАСТЯЖЕНИЕМ)

В этом случае расчет значительно усложняется. Для практи­ческих расчетов по определению необходимой толщины настила чаще всего пользуются заранее составленными графиками, по которым в зависимости от нагрузки q, кН/м² можно найти тре­буемое отношение пролета настила к его толщине l/d.

Как уже отмечалось, тонкие настилы рекомендуется рассчи­тывать как шарнирно опертые. На рис. 2 приведен график для расчета настила с шарнирным опиранием, причем во всех случаях при требуемом относительном прогибе f/l = 1/200 и f/l = 1/150 толщина настила определяется его жесткостью (а не прочностью), поэтому нагрузка по оси ординат должна прини­маться нормативная. Для настилов площадок рекомендуется при­нимать допустимый относительный прогиб f/l =1/200 (в против­ном случае настил излишне деформативен), для различных ог­раждающих обшивок f/l =1/150. По конструктивным соображе­ниям наименьшая толщина настила принимается 6 мм.

Рис. 2 Предельная нагрузка на пло­ский настил с шарнирным опиранием кромок

Дата добавления: 2014-01-14