3.5. Изменение сечения главной балки по длине.
Место изменения сечения главной балки находится на расстоянии
х=1/6 lГБ =1/6·14=233.3 см.
Определяем внутренние расчетные усилия в месте изменения сечения :
,
где х
= 1/6
.
М1= (1.07·233.3(1400-233.3))/2=145621.66 кН см;
.
Q1 = 1.07(1400/2-233.3)=499.37 кН.
Определяем требуемые геометрические характеристики уменьшенного сечения :
,
где Rwy - расчетное сопротивление сварного стыкового шва растяжению, Rwy=0.85Ry .
W1ТР = 145621.66/0.85·23=7448.68 см3;
,
J1ТР = 7448.68·110/2=409677.4 см4.
Вычисляем ширину уменьшенного пояса, учитывая рекомендации :
bf1>1/10h; bf1> 1/2 bf ; bf1> 18 см.
bf1 > 1 / 10·110 = 11 см; bf1 > 1 / 2·36 = 18 см; bf1 >18 см.
Требуемый момент инерции уменьшенных поясов :
.
Jf1ТР = 409677.4-96468.75=313208.65 см4.
Требуемая площадь сечения уменьшенных поясов :
см2
Af1ТР = 2·313208.65/107.52 =54.2см2.
Ширина уменьшенного пояса :
.
bf1 = 52.48 /2.5=20.99 см.
Окончательные размеры уменьшенного сечения:
h = 110 см, hw = 105 см, tw = 1 см, bf1 = 21 см, tf = 2.5 см.
Уточняем значение площади сечения пояса:
Af1 =23·2.5 = 57.5 см2.
Вычисляем геометрические характеристики уменьшенного сечения
J1 = 96468.75+2·21·2.5·(107.5/2) 2 = 428710.65см4;
W1 = 2·428710.65/110=7794.73см3.
Проверяем прочность сварного стыкового шва :
.
=
145621.66 /7794.73=18.68кН/см2<Rwy
кН/см2.
=18.68 кН/см2<19.55 кН/см2.
Проверяем прочность
балки в месте изменения сечения по
приведенным напряжениям от совместного
действия М1
и Q1
, предварительно определив
,
и Sf1
:
;
145621.66·105/7794.73·110=17.83
кН/см2;
;
Sf1
=21·2.5·107.5/2=3090.62см3;
;
499.37·3090.62/428710.65·1=3.6
кН/см2;
где - нормальные напряжения в уровне поясных швов, - касательные напряжения в уровне поясных швов, Sf1- статический момент уменьшенного пояса .
,
.
Прочность балки в месте изменения сечения обеспечена.
3.6. Проверка прочности балки на опоре.
Вычисляем статический момент полусечения балки на опоре:
S1 =(bf1tf)h0/2+(hw tw /2) hw /4
S1 = 21·2.5·107.5/2+(105·1/2)105/4 =4468.76 см3.
Проверка прочности по касательным напряжениям :
, 
=791.69·4468.76/428710.65·2.5=3.3кН/см2<0,58·23=13,34кН/см2.
Прочность балки на опоре обеспечена.
3.7 Расчет поясных швов
Сдвигающую силу, приходящуюся на 1 см длины шва определяем:
=
=5,7 кН/см.
Принимаем электроды Э46,
Rwf=20кН/см2
– расчётное
сопротивление срезу по металлу шва,
,
Rwz=0,45·36=16,2
кН/см2
– расчетное сопротивление срезу по
металлу границы сплавления,
,
γwf=γwz=γc=1
Для определения опасного сечения углового шва сравниваем произведения:
=
=22
кН/см2
- по металлу шва;
=1,15·16,2·1=18,63
кН/см2
- по металлу границы сплавления.
18,63 кН/см2 < 22 кН/см2.
Опасное сечение проходит по металлу границы сплавления, проверку необходимо выполнять по:
,
где n - число швов, n=2 при двустороннем поясном шве.
Задаемся минимальным катетом исходя из толщины свариваемых элементов - kf = 6 мм, и проверяем прочность сварного шва:
5.7< 2·1,15·0,6·16,2·1=22,356 - прочность шва обеспечена при катете шва kf = 6 мм.