3.3 Проверка прочности сечений балки

Произведем проверку прочности сечений пролетного строения на расчетные экстремальные усилия.

Расчет по нормальным напряжениям состоит в проверке соблюдения условия:

где W - минимальный момент сопротивления сечения

-коэффициент надежности

см ³

Произведем подбор сечения главной балки:

Толщину стенки рассчитываем по формуле:

Принимаем толщину стенки равной 2 см.

Принимаем высоту балки 3240 мм и толщину стенки t_w=20 мм.

Далее подберем остальные размеры сечения

мм

Принимаем мм

см

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

_{В дальнейших расчетах принимаем tw=20 мм.}

Далее производим подбор размеров полок балки. Для чего вычисляем требуемый моменты инерции

,

Затем находим площадь сечения полок А_f и находим их размеры:

,

где h₀ =120-2=118 см – расстояние между осями полок.

Изменение сечения балки по длине пролета

Изменение сечения проводится с целью экономии, т.к. изготовление балки постоянного сечения требует высоких материальных затрат.

Хотя двойное изменение сечения также не целесообразно, т.к. требует большого количества трудозатрат. Поэтому наибольший эффект дает изменение сечения пояса на расстоянии:

x = (1/6)l=57/6=9,5 м

Целесообразно толщину полки оставлять без изменения и уменьшать ширину полки. При равномерно распределенной нагрузке

M₁ = q * x * (l-x)/2=140,56*2,4*11,8/2=1990,33 кН*м

W_cal,1=M₁/(R_wy*γ_c)=1990,33/(0.85*16200*1)=144541,03 см⁴

A_f,cal=2(W_cal,1*h/2 - t_w*h_w³/12)/(h_w+t_f)²=38.34 см²

b_f,1= A_f,cal/t_f=38.34/2=19.17≈20см

Расстояние от опоры до мест изменения сечения:

м

м

В соответствии с наиболее оптимальным значение принимаем х = 2,4 м.

Расчёт соединений поясов балки со стенкой

Для устройства угловых поясных швов принимаем автоматическую сварку под слоем флюса (поддерживает постоянную температуру, изолирует от попадания О₂ и др. газов).

По таблице 50* СНиПа для 2-ой группы конструкций и стали С345 принимаем флюс АН-348-А (по ГОСТ 9087-81*) и сварочную проволоку Св-08А (по ГОСТ 2246-70*).

По таблице 56 для сварочной проволоки Св-08А принимаем расчётное сопротивление по металлу шва .

Для стали С345 по таблице 51* СНиПа при толщине проката до 32 мм нормативное значение прочности металла принимаем .

Расчётное сопротивление углового шва по металлу границы сплавления , .

Принимаем положение шва в «лодочку» (имеется место для того, чтобы поставить автомат для сварки). По таблице 34* СНиПа для автоматической сварки проволоки Ø 3мм для диапазона катетов от 3 мм до 16 мм принимаем коэффициент ; . Коэффициент работы сварочного шва:

.

Определим расчётное сечение углового шва по линии 1-1:

.

Определим расчётное сечение углового шва по линии 2-2:

.

Сравним расчётное сечение углового шва и выберем минимальное значение – 198 МПа. Расчёт ведём по металлу шва линии 1-1.

Находим требуемый катет поясного шва:

;

мм.

Определяем по конструктивным требованиям min и max катеты швов.

мм.

По таблице 38* СНиПа для таврового соединения с двухсторонними угловыми швами при текучести и при max-ой толщине свариваемых элементов мм, мм.

Назначаем мм.