Содержание:

1. 1 Исходные данные 3

2. 2 Компоновка балочного перекрытия 4

2.1 Нормальный тип балочной клетки 4

2.2 Усложненный тип балочной клетки 9

2.3 Сравнение вариантов и выбор типа балочной клетки 17

3. 3 Проектирование главной балки 18

3.1 Определение нагрузок. Компоновка и подбор сечения главной балки 18

3.2 Изменение сечения главной балки по длине 24

3.3 Расстановка поперечных рёбер. Проверка прочности и жёсткости балок 27

3.4 Проверка общей устойчивости балки 30

3.5 Проверка местной устойчивости сжатого пояса и стенки балки 31

3.6 Расчёт поясных швов 33

3.7 Конструирование и расчёт монтажного (укрупнительного) стыка на высокопрочных болтах 34

3.7.1 Проектирование стыка поясов 36

3.7.2 Проектирование стыка стенки 38

3.8 Конструирование и расчёт опорной части балки 40

4.1 Проектирование стержня центрально-сжатой колонны 43

4.2 Проектирование оголовка колонны 47

4.3 Конструирование и расчет базы колонны 50

5 Список литературы 55

Вариант 3477

1. 1 Исходные данные

Шаг колонн в продольном направлении L – 20 м.

Строительная высота перекрытия h_стр – 2,6 м.

Шаг колонн в поперечном направлении В – 7,5 м.

Отметка верха настила Н – 9,6 м.

Тип настила - ЖБ.

Полезная нормативная нагрузка P_n – 22 кН/м².

Материал главной балки – С255.

Сопряжение главной балки с колонной – главная балка опирается на колонну сверху (СВ).

Материал колонны – С235.

База колонны – с траверсой.

Тип сечения колонны -

Коэффициент надёжности по назначению γ_n – 1.

Коэффициенты условий работы γ_с -1 (при проверке общей устойчивости балок 0,95).

Габариты балочной клетки в плане – 3Lх3B.

Материал балок настила и вспомогательных балок – С245

2. 2 Компоновка балочного перекрытия

2.1 Нормальный тип балочной клетки

Шаг балок настила а допускается в пределах от 1,5 до 3 м, причём количество балок должно быть чётным, чтобы они не приходились на середину пролёта L, где запроектирован монтажный стык.

а = L/n,

где L – пролёт главной балки,

n – количество балок настила.

При n = 6: а = 20/6 = 3,33 м.

n = 8: а = 20/8 = 2,5 м.

n = 10: а = 20/10 = 2 м.

Принимаем количество балок настила n=8 и расстояние между ними а=2,5 м. Тогда при полезной нагрузке P_n = 22 кН/м² и а = 2,5 м толщина ЖБ настила по табл.1.1 [2] принимается равной t_n = 12 см. Схема нормального типа балочной клетки приведена на рис.2.1.1.

Рис.2.1.1. Нормальный тип балочной клетки

Определение нагрузки на балки настила:

- погонная нормативная равномерно распределённая нагрузка

где а – шаг балок настила,

α – коэффициент, учитывающий собственный вес балок настила (1,01-1,02),

g^н – собственный вес настила равный

где ρ – плотность материала настила (для железобетона 25 кН/м³),

t_н – толщина настила в метрах.

- погонная расчётная равномерно распределённая нагрузка

где γ_f.g – коэффициент надёжности по нагрузке от веса настила (для ЖБ настила 1,1).

Определение максимального изгибающего момента и максимальной поперечной силы (рис.2.1.2.):

- максимальный изгибающий момент

где l – пролёт балок настила в метрах.

- максимальная поперечная сила

Рис.2.1.2. Эпюра изгибающего момента и поперечной силы

Так как балка настила разрезная сплошного сечения из стали с пределом текучести до 530 МПа и закреплена от потери общей устойчивости, то её расчёт следует производить с учётом развития пластических деформаций.

Определяем требуемый момент сопротивления сечения по формуле:

где c₁ – коэффициент, учитывающий пластических деформаций, предварительно принимаем равным 1,1.

R_y – расчётное сопротивление стали С245 (для фасонного проката от 2 до 20 мм равно 240МПа).

По сортаменту прокатных двутавров подбираем необходимое сечение: принимаем двутавр 55Б1 W_x = 2051см³, S_x = 1165см³, I_x = 55680 см⁴ (по ГОСТ 26020-83) (рис.2.1.3.).

Рис.2.1.3. Двутавр 55Б1

Уточняем значение с₁ по табл.66 [1], при

Получаем методом интерполяции с₁ = 1,11.

Подобранное сечение балки проверяем на прочность по нормальным напряжениям:

Прочность обеспечена.

Находим недонапряжение

Проверка по касательным напряжениям

Проверка выполняется.

Проверяем жёсткость балки настила по нормальным нагрузкам:

где q_n^бн – погонная нормативная нагрузка на балку настила,

l – пролёт балки настила,

I_x – момент инерции сечения балки настила,

(f/l)_u – предельный относительный прогиб балки настила (1/250).

Определяем примерную стоимость 1 м² балочной клетки. При этом принимаем ориентировочно стоимость 1 т стали – 200К руб.; стоимость 1 м³ железобетона – 80К руб. (К – коэффициент повышения стоимости материалов, изготовления и монтажа конструкций).

где С^н = 80Кхt_н = 80Кх0,12 = 9,6К руб/м² – стоимость 1 м³ железобетона (t_н – толщина настила в м),

С^бн = 0,2Кхg^бн/а = 0,2Кх89/2,5 = 7,12К руб/м² - стоимость балки настила.