2.2. Підбір поперечного перерізу головної балки

Головну балку проектуємо у вигляді складеного звареного двотавра зі сталі С245 для якої , , .

Розрахунок головної балки виконуємо за пружної роботи металу.

Необхідний момент опору:

Висота перерізу головної балки у наближенні: .

Приймаємо звідси визначаємо орієнтовне значення товщини стінки . Приймаємо

Використовуючи відомі значення визначаємо висоту перерізу із умови мінімальної матеріалоємності конструкції , де - загальний конструктивний коефіцієнт. Приймаємо .

Перевіряємо достатність попередньо прийнятої товщини стінки:

1. при роботі на зсув

,

для даного випадку - умова виконується.

б) Для забезпечення умови, за якою не потрібно стінку балки укріплювати повздовжніми ребрами жорсткості: , умова виконується .

З урахуванням сортаменту на листову сталь приймаємо товщину стінки головної балки .

Мінімальна висота балки з умови забезпечення нормативного прогину ;

Остаточну висоту балки приймаємо по більшому із значень і .( ). Остаточна висота балки

Обчислюємо необхідний момент інерції перерізу балки: . Прийнявши орієнтовну товщину стінки , визначаємо момент інерції: .

Необхідний момент інерції поясів головної балки: . Порівнюємо відстань між центрами ваги поясів .

Обчислюємо необхідну площу перерізу одного пояса: .

Ширина поясного листа повинна бути в межах: . З урахуванням сортаменту на універсальну сталь приймаємо .

Необхідна товщина поясного листа: . За сортаментом приймаємо , товщину поясів приймаємо (12….30)мм. Розміри поясів повинні задовольняти вимогам:

1. умова зварювання пояса зі стінкою:

- умова виконується.

б) Умова забезпечення місцевої стійкості: , - умова виконується.

За сортаментом листової сталі підбираємо переріз з такими геометричними характеристиками:

h=140+2·3,2=146,4 см; h_w=140 см; t_w=1,2 см; h_f=140+3,2=143,2 см; b_f=30см; t_f=3,2 см.

3.Перевірка міцності підібраного перерізу головної балки за нормальними напруженнями та зміна перерізу по довжині балки

3.1. Перевірка міцності підібраного перерізу за нормальними напруженнями.

Нормальні напруження визначаються в перерізі з максимальним моментом , для чого:

1. визначаємо момент інерції відносно осі Х

де - висота стінки;

- відстань між центрами ваги поясів.

б) визначаємо момент опору

визнаємо номінальні напруження і порівнюємо з значенням :

= 240 - умова виконується.

Перенапруження не допускаються, а недонапруження повинно бути до 5%, тому

- умова виконується.

3.2. Зміна перерізу по довжині балки

Зміну перерізу балки проводимо за рахунок зменшення поясних листів. Зміну перерізів поясів розміщуємо на відстані від опор головної балки:

, приймаємо . У місцях зміни перерізів поясів обчислюємо згинальний момент .

Поперечна сила

Рис. 4. Зміна перерізу головної балки

З’єднання між собою окремих частин поясного листа у місці зміни перерізу виконуємо стиковим швом. Його виконують на заводі з фізичним контролем якості шва при повному проварі з’єднувальних елементів. Згідно з СНиП ІІ-23-81* «Стальные конструкции. Нормы проектирования», такий стик розрахунку не підлягає. При стикуванні нижньої, розтягнутої полички шов виконуємо косим. Цими умовами забезпечуємо рівноміцність шва основному металу. Для зменшення концентрації напружень перехід від більшої частини до меншої виконуємо під укосом 1:5.

Визначаємо необхідні геометричні характеристики зміненого перерізу балки:

1. момент опору

б) момент інерції

в) момент інерції поясів

г) площа перерізу поясу

д) ширина поясного листа

Враховуючи що ширина поясного листа повинна бути , приймаємо .

Прийнята ширина зміненого поясного листа повинна задовольняти наступним конструктивним вимогам :

1. , - умова виконується.

б) , - умова виконується.

Рис. 5. Змінений переріз головної балки