3.2.2 Силовой расчёт

qрасч = (gрасч+pрасч)*B*=227 кН/м;

M=(qрасч*l*l)/8=(234.41*9.6*9.6)=114635 кН*м;

Q=(qрасч*l)/2=(234.41*9.6)/2=1544 кН;

3.2.3. Компоновка сечения и проверка прочности и общей устойчивости.

Главные балки проектируются сварными составного сечения. Тип сечения, как правило, симметричный двутавр. Компоновку двутаврового составного сечения следует начинать с назначения высоты балки. Высоту балки назначают исходя из двух критериев:

а) из условия экономичности (минимального расхода стали);

б) из условия жёсткости балки.

Исходя из условия минимального расхода стали, высота балки определяется по формуле:

hопт = Wтр*

где Wтр=Mрасч/(Ry*c)=0,005 м;

tw =7+3*h=7+(3*1.36)=12 мм;

hопт =1.1*11251.66/1=116.68 см115 см;

Из условия обеспечения требуемой жёсткости:

hmin=5*Ry*c*l*l/f *(pн+qн)/[24*E*(pрасч+qрасч)]; где l/f =400

hmin =110 см

Из полученных высот принимаем большую, со значением кратным 5 см, те принимаем h=110 см

Минимально допустимая толщина стенки из условия прочности на срез:

tw(min)1.5*Qрасч/(hef*Rs*c), где Rs – расчётное сопротивление стали сдвигу, Rs=0.58*Ry =13.92 кН/см2;

tw(min) =0,99 см. Принимаем tw=10 мм.

Для определения значений bf и tf необходимо найти требуемую площадь пояса Af. Для этого определяют требуемый момент инерции Ix=Wтр*h/2, который также равен Ix=Iw+2*If, где Iw = (tw*hef*hef *hef) /12.

Тогда If =0.5*(Ix-Iw)Af*(h/2)=80725 или Af =2*(Ix-Iw)/(h*h).

Ix=262680 см4;

Iw =101231 см4;

Af = 27см2;

Ширина пояса

bf =(1/5)*h=22 см;

tf = Af / bf = 12 мм;

 bf / tf=E/Ry =2*10000/24 = 29.3;

bf / tf =18,3;

bf / tf   bf / tf;

окончательное значение

A=Aw + 2*Af =[107,6+(2*1,2)*1 =161,6 см2;

a = hw/2 –tf/2=54,4 см;

hw=h-2*tf=1076

b =a/2=27.2 см;

Ix =[(tw*hw*hw*hw)/12]+2*[(tf*tf*tf*bf/12)+bf*tf*a*a] =260075 см4;

Wx =Ix/(0.5*h)= 4728,6 см3;

Sx = (tf*bf*a+( tw*hw/2)*b)=1436 см2;

Прочность сечения проверяют, исходя из предположения упругой работы стали в балке:

 =Mрасч/Wx Ry*c;

 =24 кН/см2;

Ry*c = 24*1.0=24 кн/см2;

 = Ry*c;

Для балок постоянного сечения

Sx=

Прочность стенки на совместное действие x и xy:

(x*x)+3*(xy*xy)  1.15* Ry*c;

x = M(x’)* hef /(2* Ix1) = 23,7 кН/см2;

xy = Q(x’)/ (tw*hw) = 14,3 кН/см2;

(x*x)+3*(xy*xy)=31

1.15* Ry*c = 1.15*24*1.0=27.6 кН/см2;

3127.6 – прочность стенки не обеспечена.

3.2.6. Проверка местной устойчивости

3.2.7. Расчёт поясных швов, опорных частей балок, узлов сопряжений балок.

Расчёт поясных швов сводится к определению требуемого катета углового сварного шва kf. В балках проектируемых из одной стали, при статической нагрузке требуемый катет шва:

kf  (Q(x’) * Sf) /(2* Ix1*f*Rwf *wf c ), где Sf – статический момент полки балки;

Sf = Af* (hef +tef)/2 =[2*(Ix1-Iw)/(h*h)]*[(hef +tf)/2]=[2*(482803.914-138806.15)/115*115]* *[(107.8+3.6)/2] = 52.02*55.7=2897.514;

f = 1.1; Rwf = 180 МПа= 18 кН/см2; wf = 1.0;

kf = 820.44*2897.514/(2*482803.914*1.1*18*1.0*1.0) =2377236.39/19119034.99=0.11 см  11 мм. Принимаем kf = 12 мм. Расчёт опорных частей балок заключается в назначении сечения опорных рёбер с проверкой их устойчивости.

Участок стенки составной балки над опорой должен укрепляться опорным ребром жёсткости и рассчитываться на продольный изгиб из плоскости как стойка высотой ls = h, нагруженная опор-ной реакцией Vг. В расчётное сечение включается, кроме опорных рёбер, и часть стенки.

Площадь опорного ребра определяется из условия смятия торца по формуле:

As = bh*ts = Vг/Rp, где bh, ts – ширина и толщина рёбер; Vг = Q(x’)= 820.44 кН; Rp = 360 МПа – - расчётное сопротивление стали смятию; bh = bf 1= 16 см.

As = 820.44/36 = 22.79 см²;

ts = As/ bh = 1.4 см;

Проверка устойчивости опорной стойки:

 = Vг/*A  Ry*c;

A=(bh* ts) + (0.65*tw*tw*E/Ry) = (16*1.4)+(0.65*1.2*1.2*20000/24) =49.42 см²;

 = lef /ix;

ix = Ix/A;

Ix = bf 1* bf 1* bf 1* ts = 477.9 см⁴;

ix = 477.9/49.42 = 3.2 см;

 = 115/3.2 = 36.0;

 = 0.909;

 =820.44/(0.909*49.42) = 18.26 24;

kf  V/(f* l* Ry* wf * c);

l = hef –1см =(0.85*h)-1=96.75 см;

V/(f* l* Ry* wf * c) = 178.6/(1.1*96.75*24*1.0*1.0) = 0.07 см;

12  0.7 мм;