2.3 Сравнение вариантов и выбор типа балочной клетки

В виду экономичности балочной клетки нормального типа (16,72К руб/м2 < 20,56К руб/м2) по сравнению с усложнённым типом и большей лёгкостью её монтажа, то выбираем балочную клетку нормального типа.

3. 3 Проектирование главной балки

3.1 Определение нагрузок. Компоновка и подбор сечения главной балки

На главную балку опирается 8 балок настила (более 6), нагрузку от них следует рассматривать в виде равномерно распределенной.

Рис 3.1.1. Расчетная схема главной балки

Погонная нормативная нагрузка на главную балку:

.

Погонная расчетная нагрузка на главную балку:

.

Максимальный изгибающий момент и максимальная поперечная сила в сечении главной балки:

;

.

Главную балку рассчитывают с учётом развития пластических деформаций. Требуемый момент сопротивления поперечного сечения:

где R_y = 230 МПа – для листового проката стали С255 при t = 2040 мм.

Устанавливаем высоту главной балки исходя из трёх условий:

1. наименьшего расхода металла – h_опт

,

где k = 1,15 – для сварных балок переменного по длине сечения,

t’_w – ориентировочная толщина стенки, определяемая по эмпирической формуле

где h’ ≈ (1/81/12)хL, принимаем h’ = L/10 = 2000/10 = 200 см.

2. требуемой жёсткости балки - h_min

Ограничения строительной высоты конструкции перекрытия h_стр = 2,6 м.

- при поэтажном сопряжении

h_стр^б = h_стр - t^наст - h^б.наст = 260 - 55 - 12 = 193 см.

- при сопряжении в одном уровне

h_стр^б = h_стр - t^наст = 260 + 12 = 248 см.

Принимаем h = 190 см (поэтажное сопряжение).

Рис.3.1.2 Сопряжение балки настила и главной балки поэтажное

Устанавливаем толщину стенки из двух условий:

1. прочности на срез

,

где h_w = h - 2t_f = 190 – 2*2,5 = 185 cм,

R_s – расчётное сопротивление стали сдвигу (R_s = 0,58R_y).

2. местной устойчивости без укрепления продольными рёбрами

Принимаем окончательно толщину стенки в соответствии с сортаментом прокатной толстолистовой стали, cтр.594 [3], t_ω = 14 мм.

Размеры поясных листов определяем исходя из необходимой несущей способности балки.

Требуемый момент инерции сечения балки:

Требуемый момент инерции поясных листов:

Требуемая площадь сечения одного пояса:

По сортаменту широкополосной универсальной стали предварительно назначаем толщину t_f = 2,5 см, ширину b_f = 85 cм.

Проверяем назначенные размеры из условия обеспечения местной устойчивости:

, но не более ,

где b_ef – расчётная ширина свеса сжатого пояса.

и неболее

Условие местной устойчивости полки не выполняется, принимаем t_f = 2,8 см, ширину b_f = 80 cм

условие выполняется.

Принимаем: t_f = 2,8 см, ширину b_f = 80 cм

Рис.3.1.3 Главная балка

Определение фактических характеристик скомпонованного сечения

Фактический момент инерции сечения:

Фактический момент сопротивления сечения:

Проверяем несущую способность балки исходя из устойчивости стенки в области пластических деформаций в месте действия максимального изгибающего момента. В балках симметричного сечения, работающих с учётом развития пластических деформаций, при отсутствии местного напряжения проверка выполняется по формуле:

где

где λ_w – условная гибкость стенки,

τ = 0 – среднее касательное напряжение в стенке в месте проверки балки.

условие выполняется.

Подобранное сечение балки проверяем на прочность по нормальным напряжениям:

Находим недонапряжение