3. Розрахунок і конструювання головної балки із прокатного профілю марки гб-2.

Головну балку, номінальним прольотом 6,9 м, проектуємо із двотаврів з паралельними гранями поличок типу Ш за ГОСТ 26020-83. Сталь класу С245 згідно із завданням на проектування. Виділяємо балки двох марок: ГБ-1 та ГБ-2. Крайні балки марки ГБ-1 обпираються на несучі цегляні стіни через опорні подушки МОП-2 і на опорні столики колон, а проміжні балки марки ГБ-2 обпираються на металеві колони збоку опорними ребрами на опорні столики колон.

3.1. Обчислення навантаження на головну балку

Головну балку розглядаємо як однопрогонову балку з опорами на колонах, яка навантажена зосередженими силами в третинах прольоту. Для обчислення цих сил скористаємося вантажними площами впливу на їх величину.

Так ширина вантажної площі рівна крокові балок настилу а_sb =1,38 м , а довжина – крокові головних балок, тобто, а_mb = L₂ = 5,2 м. Уточнюємо навантаження на головну балку з урахуванням підібраного профілю балки настилу. Із таблиці “Обчислень навантажень перекриття” розрахункове граничне навантаження від власної ваги конструкції підлоги без балки настилу:

Фактичне зведене розподілене навантаження від балки настилу із двотавра №27, якщо її маса становить 31,5 кг/м, а крок балок а_sb =1,38 м :

Зведене розподілене навантаження від власної ваги головної балки попередньо приймаємо в рекомендованих межах 0,1 – 0,2 кН/м², а саме :g_mb=0,11кН/м². Таким чином, розрахункова гранична сила в кожній половині прольоту головної балки, якщо розміри вантажної площі A=a_sbL₂, а граничне змінне навантаження становить v = 9 кН/м², обчислюємо за формулою:

87,62 кН

3.2. Обчислення розрахункового прольоту.

З достатньою точністю попередньо призначаємо висоту перерізу колони в межах

,

де H – висота поверху. В нашому випадку, якщо H=3,2м:

Приймаємо розмір, кратний сортаменту колонних або широкополичних двотаврів, які рекомендуються для колон за ГОСТ 26020-83, тобто h_c=200мм.

У випадку обпирання головних балок на опорні столики колон розрахунковий проліт обчислюємо за формулою:

l_ef =l_mb–h_c=5200–200=5000мм=5 м

Конструктивне вирішення головної балки марки ГБ-2 (а) та її розрахункова схема (б)

3.3. Статичний розрахунок головної балки марки гб-1.

Найбільший згинальний момент від розрахункового граничного навантаження – сили F=87,62 кН :

Найбільша поперечна сила від розрахункового граничного навантаження:

Епюри моментів і поперечних сил подані на рис

Рис. До статичного розрахунку головної балки:

а – розрахункова схема головної балки; б – епюра моментів; в– епюра поперечних сил

3.4. Підбір перерізу головної балки з умови міцності за нормальними напруженнями.

Для прокатних балок постійного перерізу розрахунок ведемо з урахуванням пружно-пластичної роботи сталі в зоні чистого згинання, оскільки поперечна сила в середній третині довжини балки рівна нулю. Приймаючи попередньо с_х=1,1 для двотаврового перерізу, обчислимо з урахуванням п. 5.18* норм [1] середнє значення коефіцієнта с_1m, який враховує розвиток пластичних деформацій:

с_1m = 0,5(1+ с_х)=0,5(1+1,1)=1,05

Таким чином, для будинку ІІ-го класу відповідальності необхідний момент опору перерізу обчислюємо за формулою:

де для сталі класу С245, якщо припустити товщину листів поличок 2-20 мм;

γ_c=1 – коефіцієнт умов роботи головних балок (табл. 6 [1]);

γ_n=0,95 – коефіцієнт надійності за відповідальністю для будинку ІІ-го класу.

За сортаментом (ГОСТ 26020-83) вибираємо балковий двотавр №30Б1 з наступними характеристиками:

W_x,fac=424см³; I_x=6320см⁴, S_x=239см³, m_mb=32,6 кг/м ,

А=41,5 см², h=297 мм, b_f =140 мм., t_w=5,8 мм, t_f =8,5 мм

Рис. 3.3 До розрахунку зведених напружень в головній балці.

Знаходимо співвідношення

За табл. 66 [1] для двотаврового перерізу знаходимо с_х,fac, інтерполюючи:

Тоді с_1m=0,5(1+ с_x,fac)=0,5(1+1,097)=1,049

Перевірку нормальних напружень здійснюємо, виходячи з умови:

Таким чином,

МПа < R_yγ_c=245·1=245 МПа,

– умова виконується, міцність забезпечується.

Підбираємо двотавр №30Б1.