Варіант 2. Балка з полицею змінної ширини.

Зміну полиць виконується на відстані від опор, тобто

.

Згинальний момент в місці зміни перерізу полиці:

,

,

де - розрахунковий момент у перерізі балки, ;

 – розрахункове рівномірно розподілене навантаження.

Потрібний момент опору перерізу балки при виконані з'єднання півавтоматичним зварюванням:

Площа полиць

.

Приймаємо .

Визначаємо геометричні характеристики зміненого перерізу та перевіряємо міцність та жорсткість балки.

Геометричні характеристики зміненого перерізу:

 ‑ I_х – момент інерції перерізу ( см ⁴ )

;

 ‑ W_х – момент опору перерізу ( см ³ )

;

 ‑ S_f – статистичний момент полиці ( см ³ )

,

 ‑ S_x – статистичний момент половини перерізу ( см ³ )

.

Перевіряємо міцність:

.

Найбільші дотичні напруження в перерізі на опорі балки:

.

Міцність та жорсткість балки забезпечені, тому остаточно приймаємо полиці зменшеного перерізу такими ж розмірами.

Крім того стінка балки у місці спряження з поличкою повинна мати достатню міцність при дії приведених напружень:

.

де

;

.

8. Конструювання поперечних ребер жорсткості

Величина умовної гнучкості дорівнює

Так як граничної величини 3.2, тоді потрібно встановити поперечні ребра жорсткості. Ребра жорсткості будуть багатофункціональними елементами ‑ підкріплювати стінку балки та забезпечувати кріплення поперечних балок. Тому їх крок приймаємо таким, що дорівнює кроку поперечних балок.

Визначення навантаження в ребрах жорсткості:

Перевірка міцності:

;

;

;

.

Перевіряємо стійкість балки за відсіками:

1) відсік 1:

де  ‑ критичні нормальні напруження,

,

де  – коефіцієнт, що враховує форму перерізу і розміри відсіку, визначається за табл. 3.1 [СНиП 2.05.03-84. Мосты и трубы] і залежить від

,

де  – коефіцієнт, що враховує передачу навантаження на балку і визначається за табл. 22 [СНиП 2.05.03-84. Мосты и трубы];

 ‑ критичні дотичні напруження,

,

де ;

;

2) відсік 2:

;

;

.

9. Підбір перерізу ребер жорсткості

.

Приймаємо .

.

Приймаємо .

Розрахунок зварного шва ребра

,

де  – катет зварного шва;

;

,

де  – довжина зварного шва;

 ‑ коефіцієнт форми шва, визначається за формулою 34 [СНиП 2.05.03-84. Мосты и трубы];

 ‑ розрахунковий опір кутового зварного шва при розрахунку за металом шву, залежить від матеріалу електроду і визначається за табл. 56 [СНиП 2.05.03-84. Мосты и трубы];

 ‑ коефіцієнт умов роботи, залежить від району будівництва.

Приймаємо мінімальний катет шва згідно до табл. 38 [СНиП 2.05.03-84. Мосты и трубы].

10. Розрахунок опорного ребра головної балки

Потрібна площа ребра:

,

де  – розрахунковий опір матеріалу ребра зминанню.

Ширину ребра приймаємо рівною ширині полиці зменшеного перерізу .

Товщина ребра:

.

Перевірка стійкості опорного ребра:

,

де  – коефіцієнт, який залежить від і , знаходимо за табл. 72 [СНиП 2.05.03-84. Мосты и трубы];

,

де ,

.

.