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, Apl = 3025см2, а верх фундамента 800х900 мм, 
Проверим напряжение Rb,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 mуд 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.