2. Расчет и конструирование главной балки.

Главные балки балочной площадки проектируют преимущественно сварными в виде составных двутавров. Их сечение состоит из трех прокатных листов – вертикального (стенки) и двух горизонтальных (полок) с соединением элементов на сварке поясными швами.

Для экономии стали в главных балках составного сечения Нормы допускают использовать упругопластическую работу материала (п. 5.18^*), если эти балки выполнены из стали с пределом текучести до 530 МПа, несущих статическую нагрузку при касательных напряжениях   0,9R_s (кроме опорных сечений). Однако в составных балках из-за большой гибкости стенки (_w =h_w / t_w - значительно больше, чем в прокатных), эффективность увеличения несущей способности балки от использования упругопластической работы материала стенки балки незначительная, так как требуются дополнительные конструктивные мероприятия по обеспечению устойчивости стенки. Поэтому в пособии рассмотрен пример расчета составной сварной балки, работающей в упругих деформациях.

1. Расчетная схема. Расчетные нагрузки и усилия.

Расчетная схема главной балки устанавливается в соответствии с выбранным типом балочной клетки. Нагрузка на главную балку передается через балки настила или вспомогательные балки в виде сосредоточенных сил. При передаче нагрузки на главную балку через 5 и более балок настила или вспомогательных балок можно считать нагрузку равномерно распределенной.

Нормативные и расчетные значения сосредоточенных нагрузок на главную среднюю балку следует определять по формулам:

для нормального варианта балочной клетки:

P_n = (mg + v)aB, кН;

P = (mg_f + v_f)aB, кН;

для усложненного варианта балочной клетки:

P_n = (mg + v)bB, кН;

P = (mg_f + v_f)bB, кН.

Нормативные и расчетные значения интенсивности равномерно распределенной нагрузки на главную среднюю балку:

q_n = (mg + _n)B, кН;

q = (mg_f + _n_f)B, кН.

Здесь m – расход стали на 1 м² площади балочного перекрытия (см. табл. 2).

Погонная нагрузка с учетом собственного веса главной балки – 2 %:

Рис. 3. К определению нагрузок на главную балку.

2.2. Определение высоты главной балки.

Проектирование составных балок производят в два этапа: на первом – подбирается сечение, на втором – проверяется прочность, устойчивость и прогибы. Подбор сечения начинается с назначения высоты балки. Высота балки назначается близкой к h_опт, определенной из экономических соображений, и не меньшей h_min, установленной из условия допустимого прогиба. Принятая высота балки не должна превышать максимальную (h_г.б.max), определенную из заданной строительной высоты перекрытия (h_стр). Если h_опт значительно превышает h_max , то следует принимать сопряжение балок в одном уровне (рис. 5, б).

Для балок, у которых оптимальная высота (h_опт) получается меньше, чем требуется по условиям допустимого прогиба (жесткости) – h_min , наивыгоднейшую высоту сечения балки следует определять по формуле:

h_опт= ,

где I^f_тр – требуемый момент инерции, который определяет сечение, необходимое для удовлетворения заданного относительного прогиба =1/400:

I^f_тр= .

При определении h_опт требуется знать толщину или гибкость стенки , поэтому для первого этапа расчета гибкость стенки можно принимать по табл. 3.

Таблица 3. Рекомендуемые толщины и гибкости стенок балок.

Пролет балки, L,м	10...12	13...15	16...20	20...30	>30
Гибкость стенки.hw/tw	100...125	125...150	145...165	165...185	185...200