Расчёт металлического каркаса многоэтажного здания (стр. 1 из 8)

1. Исходные данные

Сетка6 х 6 (м)

Количество пролётов 2 (шт)

Длина здания72 (м)

Высота этажа3,6 м

Количество этажей18

Полезная нагрузка 4 (кН/м²)

Место строительстваг. Челябинск

Тип зданияпромышленное

2. Сбор нагрузок

Сбор нагрузок на 1 м² ригеля покрытия (таблица№1.)

Таблица№1.Постоянная поверхностная распределенная нагрузка от покрытия.

Состав покрытия	Нормативная, кН/м2	Коэф. перегрузки	Расчетная, кН/м2
1	2	3	4
Защитный слой(битумная мастика с втопленным гравием) γ=21 кН/м3t=20 мм	0,3	1,3	0,39
Гидроизоляция (4 слоя рубероида)	0,15	1,3	0,195
Утеплитель (керамзит) γ=1,5 кН/м3t=150 мм	2	1,3	2,6
Пароизоляция (1 слой рубероида)	0,06	1,3	0,078
Сборная железобетонная плита покрытия	3,05	1,1	3,355
∑gнкр=5,56	∑gкр=6,62
Снеговая нагрузка	1,8
Всего:	6,56	8,42

Г. Челябинск находится в III снеговом районе : s₀=1,8 кН/м²- расчётное значение

Сбор нагрузок на 1 м² ригеля перекрытия (таблица№2.)

Таблица 2.Постоянная поверхностная распределенная нагрузка от перекрытия.

№ п/п	Состав перекрытия	Нормативная, кН/м2	Коэф. перегрузки	Расчетная нагрузка, кПа
1	2	3	4	5
Постоянные
1	Перегородки толщиной 100 мм	0,5	1,2	0,6
2	Линолеум d= 0,025м r=1800 кг/м3	0,25	1,2	0,3
3	Цементно-песчаная стяжка	0,4	1,3	0,52
4	Тепло-звукоизоляция	0,3	1,2	0,36
5	Железобетонные плиты перекрытия	3	1,1	3,3
Временные
6	Полезная	4	1,2	4,8
8,45	9,78

3. Предварительный подбор сечения ригеля

Подбор сечения ригеля покрытия:

Рис.1 Эпюра моментов в ригеле покрытия.

Ригель работает, как двухпролетная рама с жесткими узлами сопряжения. Находим изгибающие моменты:

(кН*м);

По максимальному моменту находим требуемый момент сопротивления: В – шаг рам

;

Принимаем марку стали для ригеля ВСт3ПС6-2 с расчетным сопротивлением R = 240 (МПа);

(м³);

По сортаменту подбираем двутавр балочного типа 35Б2;

Характеристики сечения

Параметр	Значение
A	Площадь поперечного сечения	55,17	см2
Iy	Момент инерции относительно оси Y	11549,999	см4
iy	Радиус инерции относительно оси Y	144,70	см
Wy	Момент сопротивления относительно оси Y	662,2	См
Р	Масса погонного метра	43,0	кг/м

1)Производим проверку по 2-ой группе предельных состояний:

,

где [f] – предельно допустимый прогиб; f – расчетный прогиб;

;

<2,4см

2)σ=156,56/0,66∙10^-3=229,63<240∙10³

Подбор сечения ригеля перекрытия:

Рис. Эпюра моментов в ригеле перекрытия.

Находим изгибающие моменты:

(кН*м);

По максимальному моменту находим требуемый момент сопротивления. Принимаем марку стали для ригеля ВСт3ПС6-2 с расчетным сопротивлением R = 240 (МПа);

(м³);

По сортаменту подбираем двутавр балочного типа 40Б1;

Характеристики сечения

Параметр	Значение
A	Площадь поперечного сечения	61,25	см2
Iy	Момент инерции относительно оси Y	15749,998	см4
iy	Радиус инерции относительно оси Y	160,3	мм
Wy	Момент сопротивления относительно оси Y	803,6	см3
Р	Масса погонного метра	48	кг

1)Производим проверку по 2-ой группе предельных состояний:

<2,4см

2)σ=152,1/1,087*10^-3=181,82*10³<240*10³

4.Предварительный подбор сечения колонны

I. Расчет на вертикальную нагрузку

4.1.1 Определяем вертикальную нагрузку, действующую на среднюю колонну III уровня:

Состав нагрузок	Нормативная нагрузка	Коэффиц. надёжности	Расчётная нагрузка	Грузовая площадь	Усилие
		Снеговая нагрузка		1,8	36	64,8
Кровля	1,25	1,554	36	55,944
Плита покрытия (перекрытия)	1,661	1,1	1,8271	216	394,6536
Покрытие пола	0,65	0,82	216	177,12
Ригели покрытия	0,43	1,05	0,4515	6	2,709
Ригели перекрытия	0,48	1,05	0,504	18	9,072
Перегородки и внутренние стены	1,5	1,1	1,65	49,248	81,2592
Временная нагрузка	4	1,2	4,8	216	1036,8
Итого	1822,358

Вертикальная нагрузка, действующая на среднюю колонну 3 уровня

,

где A – площадь поперечного сечения колонны;

φ – коэф. приведения гибкости, предварительно принимаемый 0,9.

N – вертикальная нагрузка;

R – расчетное сопротивление стали;

- коэффициент условия работы (1);

(м²);

По сортаменту принимаем двутавр колонного типа

26К3;

(м²), (м⁴), i_х=11,3см.

λ=l/ i_х=3.6/0,11,3=49,4 =>φ=0,668

σ=

<240кПа

4.1.2 Определяем вертикальную нагрузку, действующую на крайнюю колонну III уровня:

Вертикальная нагрузка, действующая на крайнюю колонну 3 уровня

Состав нагрузок	Нормативная нагрузка	Коэффиц. надёжности	Расчётная нагрузка	Грузовая площадь	Усилие
		Снеговая нагрузка		1,8	18	32,4
Кровля	1,25	1,554	18	27,972
Плита покрытия (перекрытия)	1,661	1,1	1,8271	108	197,3268
Покрытие пола	0,65	0,82	108	88,56
Ригели покрытия	0,43	1,05	0,4515	3	1,3545
Ригели перекрытия	0,48	1,05	0,504	15	7,56
Перегородки и внутренние силы	1,5	1,1	1,65	49,248	81,2592
Временная нагрузка	4	1,2	4,8	108	518,4
Итого	954,8325

(м²);

По сортаменту принимаем двутавр колонного типа

20К1;

(м²), (м⁴), i_х=8,5см.

λ=l/ i_х=3,6/0,085=42,35 =>φ=0.862

σ=

кПа<240Па

4.1.3 Определяем вертикальную нагрузку, действующую на среднюю колонну II уровня:

Вертикальная нагрузка, действующая на среднюю колонну 2 уровня

Состав нагрузок	Нормативная нагрузка	Коэффиц. надёжности	Расчётная нагрузка	Грузовая площадь	Усилие
3 уровень	1822,358
Плита перекрытия	1,661	1,1	1,8271	216	394,6536
Покрытие пола	0,65	0,82	216	177,12
Ригели перекрытия	0,48	1,05	0,504	18	9,072
Перегородки и внутренние стены	1,5	1,1	1,65	49,248	81,2592
Колонна	0,42	1,05	0,441	21,6	9,5256
Временная нагрузка	4	1,2	4,8	216	1036,8
Итого	3530,788

(м²);

По сортаменту принимаем двутавр колонного типа 23К1;

(м²), (м⁴), i_х=9,95см.

λ=l/ i_х=3,6/0,0995=42,21 =>φ=0,859

σ=

кПа<240*10³кПа

4.1.4Определяем вертикальную нагрузку, действующую на крайнюю колонну II уровня:

Вертикальная нагрузка, действующая на крайнюю колонну 2 уровня

Состав нагрузок	Нормативная нагрузка	Коэффиц. надёжности	Расчётная нагрузка	Грузовая площадь	Усилие
3 уровень	954,8325
Плита перекрытия	1,661	1,1	1,8271	108	197,3268
Покрытие пола	0,65	0,82	108	88,56
Ригели перекрытия	0,48	1,05	0,504	15	7,56
Перегородки и внутренние стены	1,5	1,1	1,65	49,248	81,2592
Колонна	0,42	1,05	0,441	21,6	9,5256
Временная нагрузка	4	1,2	4,8	108	518,4
Итого:	1857,464

(м²);