Введение

В курсовом проекте рассматривается балочная клетка рабочей площадки производственного здания, состоящая из металлического настила, системы перекрестных балок, колонн и фундаментов. Выбор размеров балочной клетки в реальных условиях достаточно сложен, так как на суммарную стоимость конструкции влияет большое количество факторов: тип настила, схема размещения балок, шаг колонн, марка стали и т.п. С учетом современного метода вариантного проектирования задача курсового проекта упрощается и сводится к выбору оптимального по расходу металла решения упрощенного, нормального или усложненного типа балочной клетки при заданной полезной нормативной нагрузке и основных параметров.

В данном курсовом проекте рассматривается два варианта компоновки балочной клетки. При этом изменяется шаг балок настила и второстепенных балок. Для каждого варианта необходимо рассчитать настил, балки настила, второстепенные балки и определить минимальный расход стали на 1 м² перекрытия.

1. Исходные данные для курсового проектирования

1. Номер схемы поперечника №2;

2. Размеры площадки в плане 30 м ×36 м;

3. Шаг колонн в поперечном направлении: 15 м;

4. Шаг колонн в продольном направлении: 12 м;

5. Отметка чистого пола первого этажа 0.000;

6. Отметка верха настила +8.400;

7. Отметка верха габарита помещения под рабочей площадкой +6.200;

8. Нормативная полезная нагрузка: p^н=8 кН/м²;

9. Расчетная температура эксплуатации -40°С;

10. Материал настила: сталь;

11. Материал несущих конструкций: сталь С345 (R_y=345 Мпа);

12. Материал фундаментов: бетон марки В10;

13. Тип сечения колонн: сквозное;

14. Тип сопряжения: этажное.

2. Технико-экономическое обоснование компоновки балочной клетки

2.1. Выбор компоновочной схемы

Для сравнения примем два варианта планировочной схемы: балочную клетку нормального типа и усложненный вариант балочной клетки. Параметрами оптимизации являются шаг балок настила в первом варианте, шаг балок настила и вспомогательных балок во втором варианте. Для выбора оптимального варианта необходимо подобрать сечение балок, определить их количество и суммарный расход стали по каждому варианту.

2.2. Выбор стали основных конструкций

Исходя из заданной температуры эксплуатации и приняв статический характер действия нагрузки выберем сталь для основных конструкций:

• Главные балки, балки настила и колонны – сталь С345 по ГОСТ 27772-88;

• Настил рабочей площадки и связи по колоннам – сталь С345 по ГОСТ 2777-88..

2.3. Расчет настила

Временная нормативная нагрузка p^н=8 кН/м².

При p^н=8 кН/м² толщина настила равна t= 6мм.

G^н_наст=0.47

где – величина обратная предельному относительному прогибу настила;

– цилиндрическая изгибная жесткость стального настила;

- временная нормативная нагрузка;

- толщина стального настила.

Принимаем шаг балок настила 1м.

2.4. Расчет балок настила и вспомогательных балок

2.4.1. Балочная клетка нормального типа

Равномерно распределенная по длине нагрузка, действующая на балку настила:

где a – шаг балок настила, равный 1 м;

- нормативная нагрузка от собственного веса плиты, равная 0.47 для стального настила толщиной 6 мм;

коэффициент надежности по нагрузке для полезной нагрузки, при величине полезной нагрузки более 5 кН

коэффициент надежности по нагрузке для постоянной нагрузки от собственного веса стальной плиты,

Расчетной схемой балки настила является однопролетная разрезная балка. Усилия, действующие в балке настила, при пролете балки равном :

• Нормативный изгибающий момент

• Расчетный изгибающий момент

• Расчетная поперечная сила

Требуемый момент сопротивления поперечного сечения балки при упругой работе:

где - расчетное сопротивление стали, равное ;

-коэффициент условий работы, равный 1.0.

Требуемый момент инерции:

где - величина обратная предельному относительному прогибу, равная:

при l=3м =150

при l=6м =200

при l=24м =250

По сортаменту принимаем45Б1:

Усилия,уточненные с учетом действия дополнительной нагрузки от собственного веса балки:

Нормативный

Расчетные

Нормативные напряжения:

17.14<34.5

Относительный прогиб:

Жесткость балки настила обеспечена.

Касательные напряжения: