5.Расчет главных балок

5.1 Нагрузки и статический расчет балки

Нагрузка, отнесенная к 1 м² площади настила в таблице 5.1.

Таблица 5.1

№№ п/п	Вид нагрузки	Нормативная нагрузка, кН/м2		Расчетная нагрузка, кН/м2
1	Постоянные нагрузки
а)	Стальной лист настила	1,853	1,05	1,946
б)	Второстепенная балка I40Б1 0,481/1,0= 0,481 кН/м2
в)	Собственный вес главной балки =3 кН/м2 при шаге В=7м 3/В=3/7=0,43 кН/м2 Итого: 1,853 кН/м2
2	Временная нагрузка	28	1,2	33,6

Нагрузка на 1 м² главной балки при ширине полосы грузовой площади равной шагу главных балок В=7 м:

нормативная:

постоянная кН/м;

временные: кН/м;

расчетная:

постоянная кН/м;

временная кН/м.

Балку рассматриваем как однопролетную с шарнирными закреплениями на опорах и нагруженную равномерно распределенной нагрузкой.

Рисунок 4 - Расчетная схема.

Определяем расчетное усилие в сечениях балки:

• в середине пролета

;

кНм;

• на опорах

кН,

.

5.2 Конструирование и основные проверки сечения главной балки

Балку проектируем на сварное двутавровое сечение из стали С255 по ГОСТ 27772-88 с расчетным сопротивлением кН/см² при толщине листа t=20-40 мм (пояса) и кН/см² при t=10-20 мм (стенка) по таблице 51 СНиП [1];

кН/см² при t=10-20 мм по таблице 1 СНиП [1];

R_un=37 кН/см² и R_p=R_u=36 кН/см² при t=10-20 мм по таблице 1 и 51 СНиП [1];

Требуемый момент сопротивления сечения балки по условию прочности при изгибе при действии момента определяется

см³;

где кН/см² для поясных листов.

Требуемый момент инерции сечения по условиям жесткости, определяемый величиной предельно допустимого прогиба балки см при 0,7·v_n (таблица 19 п.2д СНиП [3]), из формулы

см;

см⁴,

(нагрузка в кН/см длины балки).

Принимаем предельную, по требованиям местной устойчивости стенки условную её гибкость и определяем соответствующую ей отношение

Для определения направления оптимизации сечения – по условиям прочности и жесткости, вычисляем минимальные необходимые площади сечения балки:

• по условиям прочности

, см²;

• по условиям жесткости

, см²;

Поскольку далее конструирование сечения ведем

по условиям прочности.

, см;

по условиям жесткости

см;

Принимаем высоту стенки , см.

Определяем толщину стенки

см,

Принимаем см.

Требуемая площадь сечения одного поясного листа определяется

• по условию прочности

, см²;

• по условию жесткости

, см²;

Ширину и толщину поясных листов принимаем из условия

см²;

см;

мм, из условия выполнения поясных швов автоматической сваркой;

мм, для равномерного распределения напряжений в поясе.

см для снижения сварочных напряжений в поясных швах;

для обеспечения местной устойчивости сжатого пояса (п.7.24 [1]).

Соответственно этому принимаем

; ; ; <29,9

Для принятого сечения балки вычисляем геометрические характеристики.

Состав сечения:

стенка – 1800х14/ГОСТ 19903-74*;

пояса-450х30/ГОСТ 82-70

Рисунок 5 - Поперечное сечение главной балки.

Момент инерции сечения:

Момент сопротивления:

больше на 2,2% < 5%.

Статический момент полусечения:

Статический момент пояса относительно оси х-х:

Показатель экономичности при конструировании сечения по условиям прочности:

Принятое сечение главной балки проверяем:

а) на прочность в середине пролета при действии кНсм;

кНсм<R_y·W_x·λ_c=29532,3·23·1=6792,4·10² кНсм

(Запас прочности 2,1 %)

б) на прочность при действии кН на опорах

в) на жесткость по второй группе предельных состояний

Сечение экономично и удовлетворяет требованиям прочности и жесткости.

Проверку общей устойчивости балки не делаем, т.к. она раскреплена в пролете второстепенными балками и настилом.

Прочность балки обеспечена.