Задание на проектирование

Требуется запроектировать рабочую площадку, состоящую из балочной клетки, опирающейся на колонны, в соответствии с исходными данными, представленными в разделе «Описание проектируемого объекта» [9].

В настоящем пособии рассмотрим проектирование рабочей площадки в соответствии со следующими исходными данными.

1. Размеры площадки в плане .

2. Шаг колонн в продольном направлении .

3. Шаг колонн в поперечном направлении .

4. Шаг второстепенных балок .

5. Постоянная нормативная нагрузка .

6. Временная нормативная нагрузка .

7. Отметка верха пролетных конструкций .

8. Отметка низа пролетных конструкций .

9. Тип колонн – сплошные и сквозные.

10. Монтажный стык главной балки – на болтах обычных (ОБ) и высокопрочных (ВБ).

11. Материал конструкций – сталь С255.

12. Материал фундаментов – бетон класса прочности В10.

В соответствии с п. 9 исходных данных рассмотрены примеры расчета и конструирования центрально сжатой колонны как сплошного сечения, так и сквозного, а в соответствии с п. 10 исходных данных рассмотрены примеры расчета и конструирования монтажного стыка главной балки как на обычных болтах, так и высокопрочных.

Компоновка конструкции рабочей площадки

Схема расположения элементов рабочей площадки в плане представлена на рис. 1, а. В отличие от [9, рис. 1] здесь использована общепринятая ориентация координационных осей.

Так как на стадии компоновки еще не известны высоты сечений главной и второстепенной балок, то затруднительно определить способ их сопряжения и отметки низа пролетных строений. Поэтому на рис. 1, б представлен вариант поперечного разреза (разрез 1-1) при этажном сопряжения главной и второстепенных балок, а на рис. 1, в - при их сопряжении в одном уровне. Рис. 1, г и рис. 1, д изображают соответствующие варианты продольного разреза (разрез 2-2).

Следует отметить, что этажное сопряжение применяется, когда суммарная высота сечений главной и вспомогательной балок не превышает в разность отметок верха и низа пролетных конструкций, то есть , в противном случае балки сопрягают верхними полками в одном уровне.

Рис.1, а. План расположения элементов рабочей площадки

1. Второстепенная балка

Нормативная равномерно распределенная (погонная) нагрузка на второстепенную балку определяется выражением [9, формула (1)]

;

Соответственно расчетная погонная нагрузка определяется выражением [9, формула (2)]

.

Расчетная схема второстепенной балки, которая иначе называется вспомогательной, представлена на рис. 1.1.

Рис.1.1. Расчетная схема второстепенной балки

Максимальный изгибающий момент определяется выражением [9, формула (3)]

.

Здесь и далее индекс * применен для обозначения величины, подлежащей впоследствии уточнению. В данном случае не учтен пока еще не известный собственный вес второстепенной балки.

Расчетное сопротивление по пределу текучести принимается в зависимости от толщины проката по [1, табл. 51*] или [9, прил. 1]. Для изгибаемого элемента, каковым является второстепенная балка, наибольшие напряжения действуют в полках, толщина которых на стадии подбора сечения не известна. Поэтому предположим, что толщина полок вспомогательной балки находится в диапазоне от 10 мм до 20 мм. Тогда в данном случае для фасонного проката из стали С255 .

Требуемый момент сопротивления из выражения [9, формула (5)]

.

Из сортамента [5] или [9, прил. 3] выбираем двутавр № 55Б1, для которого , высота профиля равна 543 мм, ширина полки - 220 мм, толщина стенки – 9,5 мм, толщина полки – 13,5 мм. Таким образом, площадь сечения полки , площадь сечения стенки , а их отношение . Коэффициент определен линейной интерполяцией по [1, табл. 66] или [9, прил. 2].

Линейная плотность двутавра . Уточняем по выражениям [9, формулы (6-7)] нагрузки на балку

;

.

Здесь и далее - коэффициент надежности для металлических конструкций заводского изготовления, принимаемый в соответствии с [3] равным 1,05.

Максимальный изгибающий момент по [9, формула (8)]

.

Так как в соответствии с условием [9, формула (9.2)]

, то несущая способность вспомогательной балки обеспечена.

Следует отметить, что фактическая толщина полок 13,5 мм подобранного двутавра находится в предположенном ранее диапазоне от 10 мм до 20 мм. В противном случае при проверке несущей способности следовало бы уточнить значение расчетного сопротивления и при необходимости принять другой двутавр.

Степень недонапряжения

.

По второй группе предельных состояний в соответствии с [9, формула (11)] относительный прогиб

.

Так как относительный прогиб меньше предельного, то есть , то жесткость второстепенной балки обеспечена.