2. Расчетная схема балки

Рис. 8. Расчетная схема главной балки

3. Определяем усилия в балке от расчетных и нормативных нагрузок.

Расчетные:

Нормативные:

Рис. 9 Эпюры моментов и поперечных сил в балке

4. Находим требуемые геометрические характеристики сечения.

Требуемый момент сопротивления сечения:

Wтр = М/R_yγ_c = 20,1х10⁵/2395х0,9 = 932,5 см³

По сортаменту СТО АСЧМ 20-93 "Двутавры горячекатаные с параллельными гранями полок", таблица 1 (см. приложение 2) подбираем двутавр 40Б1 с характеристиками:

Момент сопротивления W_x = 1011,1 см³.

Момент инерции I_х = 20020 см⁴;

Собственный вес (масса 1 м длины) 56,6 кг/м;

Статический момент сечения S_x = 564,0 см³;

Высота сечения 396 мм; ширина полки 199 мм; толщина стенки s = 7,0 мм, толщина полки t = 11,0 мм.

5. Выполняем проверку по второму предельному состоянию.

Предельно допустимый прогиб балки [f] = 600/250 = 2,4 см. Для упрощения расчета собственный вес балки не учитываем.

Условие соблюдается.

6. Проверка общей и местной устойчивости балки.

Проверку местной устойчивости прокатных балок, как правило, не делают, так как она обеспечивается принятыми толщинами элементов из условий проката.

При необходимости проверка общей устойчивости балки выполняется в соответствии с требованиями СП 16.13330.2011, п. 8.4.

По конструктивным соображениям, при опирании второстепенной балки на главную сверху (поэтажное опирание), стенка главной балки усиливается поперечными ребрами.

Принимаем главные балки из прокатных двутавров 40Б1.

7. Аналогично следует выполнить расчеты и подбор сечений для крайних второстепенных балок (прогонов) и главных балок. Реально, крайние конструкции работают на изгиб с кручением, для них следует выполнять проверку устойчивости и, при проектировании предусмотреть конструктивные мероприятия от кручения и опрокидывания балок при монтаже и эксплуатации (установка поперечных ребер, распорок, связей и т.п.).

8. Окончательная компоновка балочной клетки.

На основании выполненных расчетов принимаем главные балки из прокатных двутавров 40Б1, второстепенные балки (прогоны) из прокатных двутавров 30Б2, строим поперечный разрез здания с указанием отметок перекрытия и покрытия (рис. 10). Одновременно уточняем (в части высотного расположения ригелей) расчетную схему поперечной рамы здания (рис. 11)

Рис. 10. Поперечный разрез здания по 1-1.

Рис. 11. Расчетная схема поперечной рамы

4. Расчет колонн.

Рассмотрим расчет сплошной колонны постоянного сечения. Тип и размер сплошных колонн постоянного сечения назначают предварительно.

При высоте колонн L=10-12 м, высоту сечения колонны h принимают 1/15 L.

При высоте колонн L=14-16 м, высоту сечения колонны h принимают 1/18 L.

При высоте колонн L>20 м, высоту сечения колонны h принимают 1/20 L.

В данном случае за высоту колонны принимают расстояние от обреза фундамента до опорного узла балки или фермы. Рекомендации по предварительному назначению типа и размера сечения колонн можно найти в справочниках и учебниках.

Расчет выполняем по указаниям СП 16.13330.2011 "Стальные конструкции".