1.3. Сравнение вариантов балочной клетки.

№ вар.	Расход стали					Количество
	на настил, кг	На второст. балки, кг	на вспом. балки, кг	общий, кг	общий, %	типоразмеров	балок
1	7693	4431	-	4431	100	1	15
2	7693	794,64	3824	4619	104	2	50
3	7693	1546	3241	4787	108	2	29

Вывод: принимаем нормальный тип балочной клетки (вариант №1) с второстепенными балками из двутавра №33 с шагом a₁ = 1 м, т.к. он менее металлоемок и трудоемок.

2. Проектирование главной балки.

2.1. Подбор поперечного сечения.

Главные балки испытывают значительные нагрузки, поэтому их составляют из отдельных элементов.

В рамках КП исполним вариант с изменением ширины сечения.

Подбор сечения в середине пролета.

а) Расчетная схема.

Статическая схема этих балок также разрезная.

б) Сбор нагрузок

где =1,125 – осредненное значение коэффициента надежности по нагрузке.

Т.к. количество балок настила более 7 (15 шт. в пролете), сосредоточенную нагрузку можно заменить условно равномерно распределенной:

в) Статический расчет

Определим максимальные значения расчетного изгибающего момента в середине пролета и расчетной поперечной силы на опоре:

где - коэффициент, учитывающий собственный вес балки (ее масса пока неизвестна)

г) Конструктивный расчет

Принимаемая марка стали С245.

Минимальная высота из условия жесткости

- для балок пролетом свыше 12 м.

Определяем оптимальную высоту балки

где k = 1,1 – коэффициент, учитывающий способ соединения элементов и постоянство сечения;

- предполагаемое расчетное сопротивление стали по пределу текучести.

Окончательно назначаем высоту стенки балки с учетом увязки по сортаменту толстолистовой стали и требований - , . Принимаем

Проверим принятые размеры стенки на срез:

Проверка выполняется.

- расчетное сопротивление стали срезу.

Проверим обеспечение местной устойчивости стенки без укрепления ее продольными ребрами жесткости:

Где - условная гибкость стенки

- предельное значение условной гибкости стенки, при котором можно не устанавливать продольные ребра жесткости.

Следовательно, местная устойчивость стенки без укрепления ее продольными ребрами обеспечена.

Определим размеры поясов. Задаемся шириной поясов, с учетом требований:

- ;

- ;

- ;

Принимаем

Толщина поясов находится из условия прочности:

Также проверим обеспечение местной устойчивости верхнего сжатого пояса:

где - свес пояса за пределы стенки.

-предельное значение условной гибкости пояса для балок 2-го класса.

Кроме того по условию свариваемости элементов должно выполняться условие

Проверим прочность по нормальным напряжениям:

,

- уточненное расчетное сопротивление стали по пределу текучести для толщины элемента t = 20…40мм.

Увеличим толщину стенки до 16

мм.

,

Условие выполняется.

Подбор сечения на приопорных участках.

Изменим ширину поясов на приопорных участках длиной

Определим усилия изгиба в расчетном сечении:

Ширину поясов находим из условия прочности:

где

Назначаем с учетом конструктивных требований:

- технологические соображения ;

- равномерное распределение нормальных напряжений в поясах ;

- требования сортамента.

Проверим прочность по касательным напряжениям:

Прочность по касательным напряжениям обеспечена.

Проверка изгибной жесткости балки (2-ая гр. ПС) не требуется, т.к. условие

Проверим устойчивость балки на приопорном участке по упрощенной методике:

где ;

- условие выполняется, следовательно, устойчивость обеспечена.

Проверим прочность балки по приведенным напряжениям в измененном сечении, где одновременно действуют изгибающий момент и поперечная сила, а также возможно приложении сосредоточенной нагрузки Р:

где - нормальные напряжения в наиболее сжатом волокне стенки;

- касательные напряжения в наиболее сжатом волокне стенки

- местные напряжения в стенке;

- условная длина распределения местного давления.

Прочность балки в измененном сечении обеспечена.