3 Расчет и конструирование главной балки

3.1. Определение расчетных усилий и компоновка сечения

3.1.1 Нагрузки и высота главной балки

Рисунок 4. Расчетная схема главной балки

Нагрузку на главную балку при передаче ее через 5 и более ба­лок настила можно считать равномерно распределенной. Расчетная схема и эпюры усилий даны на рисунке 4. Постоянная нагрузка (вес настила, балок настила и вспо­могательных) найдена при сравнении вариантов. Собственный вес главной балки может приниматься приближен­но в размере 2-3% от нагрузки на нее. Грузовая площадь показана на рисунке 5 (заштрихована).

Рисунок 5. К определению нагрузки на главную балку

Погонная нормативная и расчетная нагрузки соответственно:

Расчетное сопротивление стали 18ГПС R_у = 24 кН/см².

Требуемый момент сопротивления балки при упругой ее работе:

При этажном сопряжении балок настила:

- оптимальная высота главной балки исходя из условия обеспечения строительной высоты

Минимальная высота ( по жесткости ):

Задаемся гибкостью стенки .Тогда

Принимаем , что больше , меньше ; и близкое к

3.1.2 Подбор сечения главной балки

1. Назначение толщины стенки

Назначаем толщину стенки из условия прочности на срез в опорном сечении, полагая , .

Из условия местной устойчивости:

Из опыта проектирования находим толщину стенки по эмпирической формуле:

Назначаем толщину стенки: t_w =12 мм.

Б) Определение требуемой площади поясов ,

обеспечивающей необходимый момент инерции сечения:

Принимаем пояса из листа 400х20 мм. При этом

> 78,2м²

Необходимо удовлетворить следующим условиям

Принятое сечение балки показано на рисунке 7

Рисунок 7. Принятое сечение балки

В) Геометрические характеристики принятого сечения:

Проверка прочности принятого сечения

Проверка прогиба балки не требуется, т.к. принятая высота h=1,6м больше высоты минимальной h_min=1.09м.

3.1.3 Изменение сечения балки по длине

Проектируем изменение сечения балки уменьшением сечения поясных листов на расстоянии 1/6 l = 2.3 м от опор как показано на рисунке 8.

Рисунок 8. К расчету изменения сечения балки

В месте изменения ширины сечения находится стыковой шов. Сварка полуавтоматической сварочной проволокой: Св. - 0,8 ГА.

R_wy - расчетное сопротивление стыков. (шва).

R_y- качественный шов.

Обеспечивается физический контроль качества, поэтому:

Геометрические характеристики уменьшенного сечения:

Принимаем пояса из широкополосной универсальной стали по

ГОСТу 82-70 в соответствии с сортаментом , площадью

Геометрические характеристики измененного сечения

Статический момент:

Проверка прочности по максимальным растягивающим напряжениям в точке А (по стыковому шву) – рисунок 9

Рисунок 9 К расчету балки в месте изменения сечения

Проверка прочности в месте изме­нения сечения по приведенным напряжениям на грани стенки (точка Б). При этом и наибольшие.

Проверка прочности стенки на местное давление балок настила по форму­ле

где Р = 25,5*6,5 = 164.45 кН (Здесь 25,5 кН/м - погонная нагрузка на балку настила по табл. I, вариант 1); l_ef=b+2t_f

Таким образом, прочность принятого уменьшенного сечения глав­ной балки обеспечена.