Введение. 
Балочная клетка

Исходные данные для проектирования Шаг колонн в продольном направлении L=12 м;

Строительная высота перекрытия h_стр=1,6 м;

Шаг колонн в поперечном направлении В=6 м;

Отметка верха настила Н=9,0 м;

Тип настила — железобетонный настил;

Полезная нормативная нагрузка Р_n=22 кН/м²;

Материал главной балки С255;

Сопряжение главной балки с колонной — главная балка примыкает к колонне сверху;

Тип сечения колонны — двутавр;

Материал колонны — С235;

База колонны — база с траверсой Модуль упругости стали Е=2,0610⁵ МПа=2,0610⁸кН/м²=2,0610⁴кН/см²

рис. 1 Тип сечения колонны

Коэффициент надёжности по назначению г_n — 1.

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

Компоновка балочного перекрытия

Нормальный тип балочной клетки

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

а = L/n * G,.

Принимаем n=6 балок настила с шагом, а = 12/6=2 м. Тогда при полезной нагрузке Р_n=22 кН/м² и, а = 2 м толщина ж/б настила по табл. 1.1 [1] принимается равной t_n = 12 см. Схема нормального типа балочной клетки приведена на рис. 1.1.

Рис. 1.1. Нормальный тип балочной клетки

Определение нагрузки на балки настила:

— погонная нормативная равномерно распределённая нагрузка где, а — шаг балок настила, б — коэффициент, учитывающий собственный вес балок настила (1,01−1,02),.

g^н — собственный вес настила равный где с — плотность материала настила (для железобетона 24 кН/м³),.

t_н — толщина настила в метрах.

— погонная расчётная равномерно распределённая нагрузка где г_f.g — коэффициент надёжности по нагрузке от веса настила (для ж/б настила 1,1).

Определение максимального изгибающего момента и максимальной поперечной силы (рис. 1.2.):

— максимальный изгибающий момент где l — пролёт балок настила в метрах.

— максимальная поперечная сила где l — пролёт балок настила в метрах.

Рис. 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 I 45 Б1.

W_x = 2260 см³

I_x = 24 690 см⁴

h= 445,4 мм.

b=180мм.

t=11мм.

d=7,6 мм.

g^бн=47,2.

Рис. 1.3. Двутавр I 45 Б1

Уточняем значение с₁ по табл.1.11. [ 2 ], при Получаем методом интерполяции с₁ = 1,1103.

Подобранное сечение балки проверяем на прочность по нормальным напряжениям:

Прочность обеспечена.

Находим недонапряжение Проверку прочности по касательным напряжениям не делаем, так как она легко удовлетворяется из-за относительно большой толщины стенок прокатных двутавров.

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 (24 690 см⁴ для двутавра I45Б1),.

(f/l)_u — предельный относительный прогиб балки настила (0,004).

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 = 80КЧt_н +0,2Кq_бн/a= 80КЧ0,12+0,2КЧ47,2/2 = 14,32К.