Расчет и конструирование составной главной балки Б1.

Рис 2.2.1. Схема главной балки Б1.

Вариант 1

Рис 2.2.2. Расчетная схема Б1.

Определим силу F с учетом собственного веса балки:

кН

Найдем максимальный изгибающий момент:

кНм

Вычисляем необходимый момент сопротивления:

см³

Подберем из сортамента сечение двутавра:

Окончательное назначение Б1:

Из сортамента прокатной стали выбираем двутавр 100Б1 с W=9010,99 см³, А=293,82 см² и Р=230 кг/м.

Расчет составной главной балки

Определяем высоту балки:

[f/l]=1/200

Определим высоту стенки:

Определяем толщину стенки, мм:

Определяем ширину полки:

Определяем требуемый момент инерции:

Подбор окончательный:

Таблица 2.2.1. Характеристики главной балки.

h, мм	hw, мм	tw, мм	bf, мм	tf, мм

Проверяем принятое сечение на прочность. Для этого предварительно вычисляем фактические момент инерции и момент сопротивления балки:

, см⁴

.

Погрешность составляет 4,7%<5%

Вариант 2

Рис 2.2.3. Расчетная схема Б1.

Определим силу F с учетом собственного веса балки:

кН

Найдем максимальный изгибающий момент:

кНм

Вычисляем необходимый момент сопротивления:

см³

Подберем из сортамента сечение двутавра:

Окончательное назначение Б1:

Из сортамента прокатной стали выбираем двутавр100Б4 с W=12939,9 см³, А=400,6 см² и Р=314,5 кг/м.

Расчет и конструирование колонны и ее базы.

Расчет колонны проведем по одному варианту.

Рис 2.3.1. Расчетная схема колонны К1.

Определим сжимающую силу с учетом собственного веса колонны:

кН

Определим необходимую площадь сечения из условия:

см²

Из сортамента прокатной стали выбираем двутавр 40К3: A=257,8 см², h=40,9см, b=40см, S=1,6см, t=2,45см, Р=202,3кг/м.

Расчет базы колонны

База колонны состоит из опорной плиты, укрепленной на фундаменте из бетона класса В12,5 анкерными болтами.

Принимаем плиту размером 550х550 мм, A_pl = 3025см², а верх фундамента 800х900 мм, Проверим напряжение R_b,loc:

Тогда требуемая площадь плиты будет:

,

что меньше чем принятая площадь, условие выполняется.

Определим толщину плиты. Она должна быть в интервале 20…40 мм. Точное значение определим, рассчитав плиту на изгиб. Плита работает на изгиб от реактивного давления фундамента равного:

.

Рассмотрев плиту, можно выделить два участка: консольный и опертый по контуру

Максимальные изгибающие моменты на этих участках при единичной ширине плиты определяются по формуле:

где a – коэффициент, зависящий от отношения сторон участка, для консоли a = 0,5; а – меньший размер участка (вылет консоли).

Момент в консольном участке:

.

Момент, на участке опертом с трех сторон (между стенкой (40,9см) и полками (свес полок по 20см)). По отношению 20/40,9 = 0,49 определяем a = 0,06

.

По максимальному значению момента определяем толщину плиты:

Принимаем толщину плиты 37 мм.

При шарнирном сопряжении колонны с фундаментом необходимы анкерные болты диаметром d = 20…30 мм для фиксации проектного положения колонны и закрепления ее в процессе монтажа. Принимаем два анкерных болта диаметром d = 24 мм. Болты устанавливаются в плоскости главных балок с креплением к плите базы, что обеспечивает за счет гибкости плиты шарнирное сопряжение колонны с фундаментом.

Сравнение двух вариантов.

Для сравнения двух вариантов балочной клетки подсчитаем расход материала, трудозатраты и стоимость в двух случаях.

Для подсчета массы стали, необходимой на изготовление элементов необходимо удельную массу данного элемента m_уд умножить на его длину и на количество таких элементов. Длину колонн в пределах этажа принимаем 3.0 м.

Для подсчета объема бетона перемножаем длину и ширину одной ячейки на толщину плиты (получаем объем одной неразрывной плиты) и умножаем на количество ячеек балочной клетки на этаже (на количество неразрывных плит).

Для подсчета трудозатрат количество материала умножаем на соответствующие коэффициенты:

-для нахождения трудозатрат на изготовление стальных элементов массу стали, умножаем на 2;

-для нахождения трудозатрат на монтаж стальных элементов массу стали, умножаем на 1,8;

-для нахождения трудозатрат на устройство железобетонного перекрытия объем бетона умножаем на 2,9.

Стоимость стальных балок, изготовленных из стали С275 составляет 400 у.е. за 1 т, монтаж стальных элементов – 40 у.е. за 1 т, монтаж железобетонного перекрытия с учетом стоимости укладки – 60 у.е. за 1 м³.

После расчета технико-экономических показателей вариантов балочной клетки можно заметить, что наиболее приемлемый является первый вариант расчета. Для дальнейшего расчета примем первый вариант, как наиболее экономичный.