2. Расчет и конструирование главной балки

2.1 Подбор и проверка сечения главной балки

Рисунок. 8 – Расчётная схема главной балки.

Сбор нагрузок на главную балку.

Балку проектируем переменного по длине сечения и рассчитываем без учёта развития пластических деформаций. Главная балка воспринимает нагрузку от балок настила, расположенных с шагом 1000 мм. При таком частом расположении этих балок можно считать, что главная балка нагружена равномерно распределённой нагрузкой.

Вес настила и балок настила:

где: - собственный вес настила, =78,5 0,01=0,785 кН/м² ;

- линейная плотность балок настила, кН/м ;

- шаг балок настила, .

Вес главной балки принимаем в пределах (1..2)% от нагрузки на балку

где: В - шаг колон в поперечном направлении.

Нормативная нагрузка на балку

Расчетная нагрузка на балку

Компоновка сечения главной балки.

Вычисляем максимальный расчетный изгибающий момент в середине пролета и поперечную силу на опоре

Требуемый момент сопротивления сечения балки в упругой стадии работы

Где =345 MПa – расчетное сопротивление стали С375 для листового проката по ГОСТ 27772-88 при толщине от 10 до 20 мм (т.2.3[1]).

Рисунок. 9 – Сечение главной балки.

Определяем ориентировочную высоту главной балки

При расчете по эмпирической формуле толщина стенки составляет

Толщина стенки из условий среза:

Где - расчетное сопротивление материала стенки срезу

=0,58 =0,58 345=200,1 МПа

Толщина стенки из условий местной устойчивости:

Принимаем стенку толщиной t_w=12мм по ГОСТ 82-70* (т. 7.14[1]).

Определяем оптимальную высоту балки при t_w=12мм:

где к=1,1 –коэффициент, зависящий от соотношения конструктивных коэффициентов поясов и стенки балки, принимаемый равным 1,10-1,15

Минимальная высота балки

где (т. 1.5[1]);

R_y = 345 МПа – расчетное сопротивление стали С375 для листового проката по ГОСТ 27772-88 при толщине св. 10 до 20мм (т. 2.3[1]).

Принимаем высоту балки h=1600 мм.

Принимаем толщину полки t_f =20 мм (т. 7.14[1]), тогда высота стенки

Высота по осям посов

Требуемый момент инерции сечения балки

Момент инерции стенки балки

Момент инерции полки

Определяем требуемую площадь полки

Определяем требуемую ширину полки

Ширина полки принимается в пределах , но не менее 180 мм.

Принимаем b_f =400мм из универсальной широкополосной стали по ГОСТ 82-70^* (т. 7.14[1]).

Из условия свариваемости отношение толщины полки к толщине стенки не должно превышать 3:

.

Проверяем принятую ширину (свес) поясов , исходя из обеспечения их местной устойчивости:

Уточняем нагрузку на балку с учетом собственного веса главной балки.

м²

кН/м

Нормативная нагрузка на балку

Расчетная нагрузка на балку

Максимальный расчетный изгибающий момент в середине пролета

Максимальная поперечная сила на опоре

Проверяем толщину стенки балки из условия среза

Проверяем условие, при соблюдении которого не требуется постановка продольных ребер в стенке

Определяем расчетные геометрические характеристики сечения.

Момент инерции сечения балки

Момент сопротивления сечения балки

Прочность балки по нормальным напряжениям.

_{Недонапряжение:}

Жесткость главной балки.

В соответствии с (т. 1.5[1]) допустимый относительный прогиб при =16 м составит:

Жесткость главной балки обеспечена, т.к.

2.2 Изменение и проверка сечения главной балки.

Изменение сечения поясов производим на расстоянии от опор, при этом изменение сечения не должно попасть на балку настила (рис. 10). Сечение поясов изменяем путем изменения ширины пояса, т.к. при этом не изменяется высота балки и верхний пояс остается гладким, что удобно при поэтажном опирании балок.

Рисунок. 10 – Расчётная схема главной балки.