1. Компоновка конструктивной схемы перекрытий рабочей площадки

Для рабочей площадки производственного здания выбираем балочную клетку нормального типа. Сопряжение балок поэтажное. Нагрузка на балки передаётся через стальной плоский настил. Главная балка проектируется в виде двутавра из 3 листов, соединённых на сварке. Пролёт главной балки 12 м, шаг главных балок 7 м. Балка настила принята из двутавра по сортаменту. Таким образом, пролет балок настила 7 м, принимаем их шаг 1 м.

Колонна стальная сплошного сечения в виде двутавра из 3 листов. Колонна заглубляется ниже отметки 0,000 на 600 - 1000 мм.

2. Расчёт плоского стального настила

Плоский стальной настил принимаем опёртым по 2 сторонам, в этом случае настил работает на изгиб и предельный прогиб = 1/150,n₀=150

22,26 КН/м

Предварительно принимаем толщину настила:

мм. = 7860 кг/м³= 78600 Н/м³= 78,6 кН/м³.

Вес настила:

;

кН/ м².

Нормативная нагрузка:

;

кН/ м.

Проверяем принятую толщину настила:

, где

Е₁– цилиндрическая жёсткость;

;

= 0,3- коэффициент Пуассона для стали;

Е- модуль упругости;

l- пролёт настила;l = 1 м= 100 см;

b - расчётная ширина полосы настила, принимаемая 1 м;

МПа = кН/см².

;

, условие выполняется.

Т.к. условие не выполняется ,определяем толщину настила по формуле

=1,052 cм

Принимаем толщину настила мм.

Вес настила: кН/ м².

Нормативная нагрузка:

;

кН/ м.

Проверяем принятую толщину настила:

;

, условие выполняется.

Определяем силу распора H:

кН

Определяем расчетное значение катета углового шва прикрепляющего настил к балкам.

Сварку производим электродами Э-42 (R_wf =18 кН/см)

Из условия прочности по металлу шва:

см

Из условия прочности по границе сплавления :

см

Принимаем минимальный катет шва k_f =6 мм.

3. Подбор сечения балок настила

3.1 Расчёт нагрузки на балки настила

Нормативная нагрузка:

;

0,30,5 кН/м - предварительный вес балки настила;

кН/м.

Расчётная нагрузка:

;

- коэффициент надёжности по постоянной нагрузке;

- коэффициент надёжности по временной нагрузке;

кН/м.

Определяем значения максимальных изгибающего момента и поперечной силы:

кНм.

кН.

3.2 Определение номера профиля по сортаменту

Определяем требуемый момент сопротивления сечения при действии статической нагрузки с учётом развития пластических деформаций:

- коэффициент надёжности по ответственности;

- коэффициент условия работы (по СНиП II-23-81^*Металлические конструкции);

1,12 - предварительный коэффициент, учитывающий пластическую работу материала.

Принимаем балку из стали С 235 (СНиП II-23-81^*Металлические конструкции).

R_y =230 МПа = 23 кН/см² .

см³.

3.3 Проверка прочности и жёсткости принятого сечения

По сортаменту принимаем двутавр №27 с W_x = 371cм³.

1) Проверяем двутавр на прочность:

;

с_х - уточнённый коэффициент, учитывающий пластическую работу материала;

;

;

.

Находим с_х:

	сх
0,5	1,120
0,97	1,073
1	1,070

.

;

24,48 кН/см²26,63 кН/см². Условие прочности выполнено.

2) Проверяем прочность балки по касательным напряжениям:

;

R_s- расчётное сопротивление на срез;

;

кН/см²;

d= 6 мм = 0,6 см - толщина стенки двутавра;

h= 270 мм = 27 см - высота двутавра;

;

3,44 кН/см²14,63 кН/см². Условие прочности выполнено.

3) Проверяем балку на жёсткость:

;

кН/см²;

qⁿ = 0,134 кН/см;

l= 700cм;

I_x= 5010cм⁴;

;

0,0058 0,004.

Данное условие не выполняется, принимаем двутавр №30.

1) Проверяем двутавр на прочность:

;

с_х - уточнённый коэффициент, учитывающий пластическую работу материала;

;

;

.

Находим с_х:

	сх
0,5	1,12
0,9	1,08
1	1,07

.

;

19,12 кН/см²26,63 кН/см². Условие прочности выполнено.

2) Проверяем прочность балки по касательным напряжениям:

;

R_s- расчётное сопротивление на срез;

;

кН/см²;

d= 6,5 мм = 0,65 см - толщина стенки двутавра;

h= 300 мм = 30 см - высота двутавра;

;

2,86 кН/см²14,63 кН/см². Условие прочности выполнено.

3) Проверяем балку на жёсткость:

;

кН/см²;

qⁿ = 0,134 кН/см;

l= 700cм;

I_x= 7080cм⁴;

;

0,0043 0,004.

Данное условие не выполняется, принимаем двутавр №33.

1) Проверяем двутавр на прочность:

;

с_х - уточнённый коэффициент, учитывающий пластическую работу материала;

;

;

.

Находим с_х:

	сх
0,5	1,120
0,85	1,085
1	1,070

.

;

15 кН/см²26,63 кН/см². Условие прочности выполнено.

2) Проверяем прочность балки по касательным напряжениям:

;

R_s- расчётное сопротивление на срез;

;

кН/см²;

d= 7 мм = 0,7 см - толщина стенки двутавра;

h= 330 мм = 33 см - высота двутавра;

;

2,41 кН/см²14,63 кН/см². Условие прочности выполнено.

3) Проверяем балку на жёсткость:

;

кН/см²;

qⁿ = 0,134 кН/см;

l= 700cм;

I_x= 9840cм⁴;

;

0,003 0,004.

Данное условие выполняется, принимаем двутавр №33

5. Расчёт главной балки рабочей площадки

5.1 Сбор нагрузок на балку

Нормативная погонная нагрузка на главную балку равна:

;

кН/м,

где pⁿ- временная равномерно распределенная нагрузка;

кН/м²– нагрузка от собственного веса настила;

кН/м²– нагрузка от собственного веса балки настила,кН/м²– нагрузка от собственного веса главной балки.

Расчетная погонная нагрузка на главную балку равна:

;

кН/м.

Определяем значения максимальных изгибающего момента и поперечной силы:

кНм.

кН.

В целях экономии главную балку проектируем переменным по длине сечением поэтому работа стали допускается лишь в упругой стадии. То есть подбор сечения балки определяется без учёта пластической работы.

Определяем требуемый момент сопротивления:

- коэффициент надёжности по ответственности;

- коэффициент условия работы (по СНиП-II-23-81^*Металлические конструкции).

Принимаем для главной балки сталь С 235.

R_y= 230 МПа = 23 кН/см².

см³.