Исходные данные для выполнения проекта

• Нормативная временная равномерно распределенная нагрузка на площадку: 28 кПа;

• Шаг колонн в продольном направлении: 15,5 м;

• Шаг колонн в поперечном направлении: 7,4 м;

• Высота фермы: 2,4 м;

• Высота этажа: 10,1м;

• Класс стали ферм: С345;

• Класс стали балок и колонн: С255;

• Класс ответственности здания : 1,0.

1 Компоновка балочных конструкций

1.1 Расчёт настила и компоновка вариантов балочной клетки

1. Нормальный тип балочной клетки

Р ассмотрим для расчёта среднюю ячейку размером [a x b] балочной клетки размером [3a x 3b]. Изобразим схематично настил и покажем его параметры:

Рисунок 1 - Схема настила

Определим максимальное допустимое отношение пролёта к толщине настила:

где - величина, характеризующая допустимый прогиб:

Примем

- цилиндрический модуль деформации:

- нормальная нагрузка ;

Принимаем толщину настила равной т.к.

Определяем пролёт настила:

Определим количество балок настила:

Принимаем 10 балок настила.

Уточняем шаг балок настила:

Проверка: < +10=146.2+10=156.2 мм – условие выполняется

Рисунок 2 - Схема расположения балок настила.

1.1.2 Усложнённый тип балочной клетки

Толщину настила и длину балок настила примем такую же, как и в предыдущем варианте:

Определим количество балок настила:

Принимаем n= 5шт

Уточняем шаг балок настила:

Принимаем а=1480мм

Количество вспомогательных балок примем равным 4, тогда пролёт их:

Рисунок 3 - Усложнённый тип балочной клетки

2. Расчёт балок настила нормального типа балочной клетки

Рисунок 4 - Расчетная схема балки настила нормального типа балочной клетки

Расчётная нагрузка на балку:

где: ; p_n- по заданию; g_n- собственный вес настила.

Предварительно принимаем с₁=1.1; ; R_y=240 МПа

Принимаем двутавр 45Б2/ГОСТ 26020-83

Уточняем расчетную нагрузку на балку:

Т.к. то принимаем R_y=240 МПа

Пересчитываем максимальный момент и поперечную силу:

Определяем коэффициент C₁ по[1] табл.1,11

Площадь стенки,

Площадь полки,

находим интерполяцией коэффициент

Проверим прочность балки по нормальным напряжениям:

Условие не выполняется – следует принять двутавр другого сечения.

Принимаем двутавр 50Б1/ГОСТ 26020-83

Уточняем расчетную нагрузку на балку:

Т.к. то принимаем R_y=240 МПа

Пересчитываем максимальный момент и поперечную силу:

Определяем коэффициент C₁ по[1] табл.1,11

Площадь стенки,

Площадь полки,

находим интерполяцией коэффициент

Проверим прочность балки по нормальным напряжениям:

Проверим прочность балки по касательным напряжениям:

Определим нормативную нагрузку на балку:

Выполним проверку жесткости:

, где, для ,

Условие жёсткости выполняется. Проверка общей устойчивости не требуется, так как по всей длине балки к её верхнему поясу приварен настил.

3. Расчёт балок усложнённого типа балочной клетки

1.3.1 Расчет балок настила

Расчётная нагрузка на балку:

Рисунок 5 - Расчетная схема балки настила

Принимаем двутавр 26Б2/ГОСТ 26020-83

Уточняем расчётную нагрузку на балку

Пересчитываем максимальный момент и поперечную силу:

Определяем коэффициент C₁ по[1] табл.1,11

Площадь стенки,

Площадь полки,

находим интерполяцией коэффициент

Проверим прочность балки по нормальным напряжениям:

Проверим прочность балки по касательным напряжениям:

Уточняем нормативную нагрузку на балку:

Найдём жесткость балки и сравним его с допустимым:

где, для ,

Проверка общей устойчивости не требуется, так как по всей длине балки к её верхнему поясу приварен настил.

1.3.2 Расчёт вспомогательных балок усложнённого типа балочной клетки

Рисунок 6 - Расчетная схема вспомогательной балки

Принимаем двутавр 70Б1/ГОСТ 26020-83

Уточняем расчётную нагрузку на балку

Пересчитываем максимальный момент:

и поперечную силу:

Определяем коэффициент C₁ по[1] табл.1.11

Площадь стенки,

Площадь полки,

находим интерполяцией коэффициент

Проверим прочность балки по нормальным напряжениям:

;

Проверим прочность балки по касательным напряжениям:

Определим нормативную нагрузку балки:

Найдём жесткость балки и сравним его с допустимым:

где, для ,

Проверка общей устойчивости вспомогательной балки не требуется, если:

Где: - коэффициент, учитывающий пластические деформации

, условие не выполняется, следовательно, необходима проверка общей устойчивости балки.

Определяем параметр ,

где - момент инерции двутавра 70Б1/ГОСТ 26020-83 относительно оси y-y;

- момент инерции при свободном кручении;

- полная высота сечения.

Коэффициент

Т.к. , то но не более 1.0.

- условие выполняется, следовательно, общая устойчивость балки обеспечена.