5. Проектування головної балки

5.1. Збір навантажень та визначення розрахункових зусиль

Навантаження на головну балку складається з зосереджених сил F, що передаються від балок настилу і рівномірно розподіленого навантаження q_const , обумовленого вагою головної балки.

Розрахункове експлуатаційне значення зосередженої сили:

F_е = q_1еl₂ = 37,41  7 = 261,87 кН;

Розрахункове граничне значення зосередженої сили:

F = q₁l₂ = 44,66 7 = 312,62 кН.

Експлуатаційне навантаження від ваги балки приймаємо q_{const, n}= 6 кН/м з коефіцієнтом надійності за навантаженням _f = 1,05.

Реальне навантаження на балку замінюємо еквівалентним рівномірно розподіленим по прольоту (рис. 3, а):

Розрахункове експлуатаційне значення еквівалентного навантаження:

212,63 кН/м;

розрахункове граничне значення еквівалентного навантаження:

252,98 кН/м,

де n=10– число балок настилу, що опираються на головну балку (див.рис.1,а).

Розрахункова схема головної балки з епюрами Q і М показана на рис. 3, а.

Максимальний згинальний момент в балці:

від розрахункового експлуатаційного навантаження:

212,63 12,8²/8=4354,66 кНм;

Рис. 3. Розрахункова схема головної балки з епюрами Q і М (а) та поперечний переріз балки (б).

від розрахункового граничного навантаження:

252,98 12,8²/8 = 5181,03кНм.

Розрахункова поперечна сила в опорному перерізі балки:

Q = ql₁ = 252,98 12,8 /2 = 1619,1 кН.

5.2. Підбір поперечного перерізу головної балки Головну балку проектуємо із сталі с285, для якої 260 мПа, мПа, 346 мПа.

Розрахунок головної балки виконуємо за пружної роботи металу.

Визначаємо необхідний момент опору:

см³.

Оскільки 19922,1см³ см³, то переріз головної балки проектуємо складеним.

Висота перерізу головної балки в першому наближенні:

мм.

Орієнтовне значення товщини стінки:

мм.

Приймаємо 11 мм.

Визначаємо оптимальну висоту балки:

см;

де .

Приймаємо 1500 мм.

Перевіряємо достовірність попередньо прийнятої товщини стінки:

а) при роботі на зсув:

см;

де см;

б) для забезпечення умови, за якої не потрібно підкріплювати стінку балки поздовжніми ребрами жорсткості:

см.

З урахуванням сортаменту універсальної листової сталі приймаємо товщину стінки 14 мм.

Визначаємо мінімальну висоту балки із умови забезпечення нормального прогину :

см;

де – граничний відносний прогин складеної балки робочої площадки.

Остаточно приймаємо висоту балки 150 см.

Визначаємо необхідні геометричні характеристики перерізу балки.

Обчислюємо необхідний момент інерції перерізу:

см⁴.

Обчислюємо момент інерції стінки:

см⁴.

Необхідний момент інерції поясних листів:

см⁴.

Приймаємо орієнтовно відстань між центрами ваги поясів см.

Площа перерізу одного поясу:

см².

Ширина поясного листа:

см.

Приймаємо 50 см.

Необхідна товщина поясного листа:

см.

Оскільки 2,19см, більше за максимальну товщину прокату для сталі С285, тому приймаємо товщину полиці 20мм, тоді

= 109.26 / 20 = 54,63см, приймаємо 560мм.

Із умови можливості зварювання стінки з поясом

.

Із умови забезпечення місцевої стійкості стиснутого поясу

см.