3. Підбір перерізу головної балки.

3.1. Статичний розрахунок

Розрахункові навантаження. На головну балку передаються зосереджені навантаження від балок настилу (рис.3.1.), які дорівнюють кількості опорних реакцій балок настилу .

Еквівалентне умовне рівномірне розподілене навантаження:

.

Максимальні внутрішні зусилля:

Де1,03 – коефіцієнт, що попередньо враховує навантаження від власної ваги головної балки.

Згинаючі моменти визначені в кНм. При подальших розрахунках їх розмірність приймаємо в кНсм, тобто

.

тому що розрахунковий опір прийнятий в .

Головні балки за вимогою [СНиПII.25-81* табл. 50* додатку 1] віднесено до другої групи стальних конструкцій, тому приймаємо сталь класу міцності С245 з розрахунковим опором

3.2. Підбір перерізу головної балки.

Висота балки з умови жорсткості. За вимогою: можливе пересування вантажу по перекриттю робочої площадки, приймаємо граничне значення прогину головної балки:

,

де – прольот балки .

Мінімальна висота балки за формулою:

Товщина стінки. Мінімальну товщину стінки із умови її міцності при роботі на зріз визначаємо за формулою:

де ;

- розрахунковий опір сталі С245 зрізу;

- коефіцієнт умов роботи, [СНиПII.25-81*, табл. 6*].

Оптимальна товщина стінки за формулою:

.

Остаточно приймаємо з урахуванням сортаменту стінку товщиною .

Оптимальна висота балки. З умови найменшої витрати сталі оптимальну висоту балки визначаємо за формулою:

.

де необхідний розрахунковий момент опору головної балки в межах пружної роботи сталі:

→ ;

Вибираючи стандартну ширину прокатної сталі за ГОСТ 19903-74* , остаточно приймаємо висоту стінки .

Площа одного поясу. Необхідну площу поясу визначаємо за формулою:

.

Приймаємо ширину поясу

тоді товщина поясу

→

Для забезпечення місцевої стійкості стиснутого поясу обмежується величина його звісу (мал.3.2.) відповідно до умови:

.

де - товщина полиці з умови обмеження залишкових напружень від зварної стінки з поясом повинна бути менша

Остаточно приймаємо переріз головної балки, показаний на мал.

Геометричні характеристики перерізу:

момент інерції:

момент опору:

Тут

.

Урахування власної ваги балки. Площа перерізу

.

Об’єм одного метру довжини балки (погонного метру) :

;

об’ємна вага сталі:

.

Тоді нормативнавласна вага одного метру довжини балки:

.

Розрахункова власна вага одного метру довжини балки:

Скорегований згинаючий момент:

Нормальні напруження:

- міцність за нормальними напруженнями забезпечена.

Прогин балки не перевіряємо, тому що

Таким чином, міцність перерізу балки в середині прольоту забезпечена.

3.3. Зміна перерізу

Умовне рівномірне розподілене навантаження з урахуванням власної ваги балки:

.

Визначимо у загальному вигляді згинаючий момент і перерізуючу силу в місці зміни перерізу, на відстані х від опори:

З’єднання між собою окремих частин полички у місці зміни перерізу виконують стиковим зварним швом, найчастіше якість стикового шва контролюють лише візуально.

Розрахунковий опір стикових швів розтягу при візуальному контролю якості швів:

.

При фізичних методах контролю якості шва

,

тобто при фізичному контролю маємо шов, рівний за міцністю з основним металом - металом поличок.

Потрібний момент опору у місці зміни перерізу:

Площа полиці за формулою:

потрібна ширина зменшеної полиці(при ):

Ширина полиці повинна бути не менше:

, або → .

Остаточно приймаємо та обчислюємо геометричні характеристики зміненого перерізу:

момент інерції

момент опору

При маємо , тобто прийнявши за конструктивними вимогами , ми ще маємо значний запас міцності за новим зміненим перерізом балки. Таким чином, при розрахунках отримали потрібну ширину полиці ,тоді залишаємо раніше призначене місце зміни перерізу.

У місцях зміни перерізу в поличках рівень нормальних напружень близький до розрахункового опору металу. Значними також є і дотичні напруження. Тому тут обов’язкова перевірка міцності за приведеними напруженнями в стінці на межі її з’єднання з поличками:

,

Де: - нормальні напруження на межі з’єднання стінки з поясом;

- дотичні напруження в тому ж місці.

Значення цього згинаючого моменту має місце в поперечному перерізі на відстані х від опори і визначається за формулою:

→ → →

.

Якщо під коренем утвориться від’ємне значення, то це означатиме, що

→х_1,2 =L/2.

Відстань зміни перерізу від лівої опори:

.

Обчислюємо нормальні напруження:

Дотичні напруження визначаємо за формулою Д.І.Журавського:

де перерізуюча сила в перерізі при :

;

статичний момент площі зміненого поперечного перерізу поясу відносно нейтральної осі ”Х-Х”:

Перевіряємо приведені напруження за формулою:

- міцність забезпечена.