2.4. Назначение размеров сечения стенки

Толщина стенки из условия среза:

Для обеспечения местной устойчивости стенки без дополнительного укрепления ее продольным ребром толщина стенки должна быть:

Назначаем сечение стенки 1550×12 мм.

2.5. Определение размеров сечения поясов

Задавшись толщиной пояса , требуемый момент сечения балки будет равен:

Момент инерции стенки:

Требуемый момент инерции поясов:

Требуемая площадь сечения поясов:

Учитывая, что ,

Назначаем сечение пояса 500×20 мм с .

Проверим прочность назначенного сечения.

Момент инерции сечения:

Нормальное напряжение:

Недонапряжение составляет:

Рис. 2.2. поперечное сечение главной балки

2.6. Изменения сечения балки

Сечение балки назначается по максимальному изгибающему моменту, действующему в середине пролета. Ближе к опорам этот момент значительно уменьшается, поэтому для балок пролетом более 10 м с целью экономии стали целесообразно изменять сечение. Наиболее удобно изменять сечение поясов, уменьшая только его ширину.

Поскольку пролет главной балки равен 16 м, то ширина пояса в измененном сечении должна быть не менее:

Изменение сечения по длине балки производиться на расстоянии от опор , принимаем 3000 мм.

Изгибающий момент в этом сечении:

Опорная реакция в этом сечении:

Требуемый момент сопротивления в этом сечении:

Рис. 2.3. Нагрузка на главную балку

Производим назначение ширины пояса, аналогично подбору при неизменном сечении:

Момент инерции стенки:

Требуемый момент инерции поясов:

Требуемая площадь сечения поясов:

Учитывая, что ,

Назначаем сечение пояса 250×20 мм с .

Проверим прочность назначенного сечения.

Момент инерции сечения:

Нормальное напряжение:

Недонапряжение составляет:

В месте изменения сечения на уровне поясных швов проверяем прочность стенки по нормальном и касательном напряжениях.

Проверка по максимальным касательным напряжениям:

2.7. Расчет поясных швов

Поясные швы воспринимают сдвигающие усилия между полкой и стенкой. В соответствии с указаниями СНиП II-23-81* сварные соединения с угловыми швами рассчитываются на срез по двум сечениям: по металлу шва и по металлу границы оплавления. В курсовой работе допускается производить расчет только по металлу шва.

Требуемый катет поясных швов

где - статический момент полки (в изменяемом сечении)

- коэффициент, зависящий от способа свари; при автоматической и полуавтоматической ;

- расчетное сопротивление металла шва; для стали С245 принимаем ;

– коэффициент условий работы шва, равен 1.

По конструктивным требованиям принимаем катет равным 6 мм.

2.8. Проверка общей устойчивости балки

Отношение расчетной длины к ширине сжатого пояса:

, т.е. местная устойчивость балки обеспечена.

2.9. Проверка местной устойчивости элементов балки

Стенки балок для обеспечения устойчивости укрепляются ребрами жесткости. В сварных балочных клеток применяются двухсторонние поперечные ребра жесткости.

Ребра жесткости ставятся, если угловая гибкость стенки

требуется установка ребер жесткости.

Размеры ребер принимаются:

Расстояние между ребрами жесткости не должно превышать . Принимаем расстояние от опоры до первого ребра жесткости равным 1500 мм, а шаг ребер жесткости – 2000 мм. При этом соблюдается условие, что ребро жесткости не совпадает с серединой балки, шаг ребер составляет 1000 мм, где предусматривается монтажный стык, а также в месте изменения сечения балки.

Рис. 2.4. Расположение ребер жесткости

При наличии местного напряжения и требуется проверка местной устойчивости стенки. Проверим устойчивость в отсеке В, с наиболее опасным сечение А-А.

Изгибающий момент, поперечная сила и момент инерции в сечении А-А: , и

Напряжения в стенке:

Проверяем по формуле:

,

зависит от принимаем

Поскольку и , то:

зависит от принимаем

Т.е. местная устойчивость стенки обеспечена.

Рис. 2.6. Расположение поперечных ребер в главной балке

Рис. 2.5. Укрепление стенки поперечного ребра жесткости