1.4. Сравнение вариантов.

Сравнение вариантов производим по расходу стали и количеству отправочных элементов.

Сравнение ведём в табличной форме.

Таблица 5

Сравнение вариантов:

Элемент	Вариант I (нормальная)				Вариант II (усложнённая)
	Обозначение	Расход стали на один элемент, кг	Количество элементов, шт.	Расход стали, кг/м2,	Обозначение	Расход стали на один элемент, кг	Количество элементов, шт.	Расход стали, кг/м2,
Настил	—	—	—	62,8	—	—	—	62,8
Балки настила	БН1	226,8	12	31,5	БН2	82,2	20	14,42
Второстепенные балки	—	—	—	—	ВБ	230,4	5	32
ИТОГО	—	226,8	12	94,3	—	312,6	25	109,22

Из таблицы 5 видно, что наиболее металлоёмким и трудоёмким является второй вариант, следовательно, он является невыгодным. Поэтому для дальнейшего расчёта принимаем балочную клетку нормального типа (первый вариант).

2. Расчёт и конструирование главной балки балочной клетки.

2.1. Подбор сечения главной балки.

2.1.1. Определение усилий, действующих в главной балке.

Расчётной нагрузкой для главной балки являются опорные реакции от двух смежных поднастильных балок (рис. 8). Для простоты расчёта принимаем, что схема загружена распределённой нагрузкой:

Рисунок 2.1. Схема балочной клетки по выгодному варианту.

Рисунок 2.2. Расчётная схема главной балки.

Определим максимальный момент и поперечные силы, возникающие в сечении балки:

В соответствии со СНиП II-23-81* “Стальные конструкции. Нормы проектирования” принимаем для главной балки ГБ марку стали 18 пс, класс стали С245, .

2.1.2. Подбор основного сечения главной балки.

Найдём требуемый момент сопротивления с учётом собственного веса главной балки:

Определим высоту балки. Для этого предварительно зададимся толщиной стенки:

,где

h_б — высота балки, принимается

Принимаем толщину стенки балки по сортаменту на прокатную сталь по ГОСТ 19903-74* t_w = 11 мм = 1,1 см

Оптимальная высота балки по расходу стали определяется:

Рисунок 2.3. Сечение балки

, где

k — конструктивный коэффициент для сварных балок постоянного сечения принимается k = 1,2

Наименьшую рекомендуемую высоту балки h_min определим жёсткостью балки — её предельным прогибом:

, где

n₀ — допустимый прогиб, n₀ = 400

Принимаем высоту стенки балки по сортаменту на прокатную сталь по ГОСТ 19903-74* h_w = 1200 мм =120 см, которая является ближе всего к оптимальной и не меньше h_min, установленной из условия допустимого прогиба балки.

Проверяем стенку балки на срез:

Принимаем толщину стенки балки по сортаменту на прокатную сталь по ГОСТ 19903-74* t_w = 11 мм = 1,1 см

Принимаем толщину полок балки t_F = 20 мм = 2 см и находим полную высоту балки:

Найдём требуемый момент инерции сечения:

Зная, что: и найдём требуемую площадь пояса балки:

, где

h_F — расстояние между центрами тяжести полочек

Ширина полки будет равна:

По сортаменту на листовую сталь принимаем ширину полок .

мм = 12,45 см.

Проверим отношение ширины полки к высоте балки, которое должно находиться в пределах ;

;

Проверим на потерю местной устойчивости сжатый пояс:

Принятое сечение изображено на рисунке 2.3.

Найдём геометрические характеристики принятого сечения балки:

Момент инерции сечения:

Момент сопротивления сечения:

Площадь сечения:

Проверяем прочность и жёсткость главной балки:

, где

— нормативный изгибающий момент; — коэффициент надёжности для временной нагрузки.