7. Расчет главной балки при нормальном типе балочной клетки

Сечение главной балки проектируется составное сварное симметричное.

7.1. Определение нормативных и расчетных нагрузок

При числе сосредоточенных нагрузок на балку более четырех нагрузка заменяется равномерно распределенной.

Интенсивность равномерно распределенных нагрузок

(7.1)

, (7.2)

где b - шаг главных балок по заданию на проектирование, м; - нормативная нагрузка от собственного веса балок настила, m - линейная плотность балок настила по сортаменту, а - шаг балок настила, кН/м²; - нормативная нагрузка от собственного веса вспомогательных балок, определяется аналогично нагрузке от балок настила, кН/м²; n₁ =  _{f v}, n₂= _fg . Остальные величины смотри выше.

В том случае если количество сосредоточенных сил на балку менее 4-х, нагрузками будут опорные реакции вспомогательных балок.

7.2. Определение усилий

При принятой расчетной схеме и подсчитанных нагрузках вычисляют максимальные изгибающие моменты и поперечную силу.

В однопролетной балке при действии равномерно распределенной нагрузки усилия находятся по формулам:

M=ql²/8 (7.3)

M^н=q^нl²/8 (7.4)

Q=ql/2 (7.5)

где = 1,02-1,05 - коэффициент, учитывающий собственную массу балки.

Для однопролетной балки с консолями по схеме 2 при определении усилий необходимо учесть разгружающее влияние консолей:

M=3ql²/8 (7.6)

M^н=3q^нl²/8 (7.7)

Q=ql (7.8)

где l – пролет балки по заданию, (прил. 1). При действии на главную балку сосредоточенных нагрузок усилия в ней определяются по правилам сопротивления материалов.

7.3. Компоновка сечения

Для определения высоты главной балки (рис.5) вычисляется требуемый момент сопротивления

W^тр=M_max/R_y_c (7.9)

Высоту сечения главной балки устанавливают исходя из условий требуемой жесткости:

(7.10)

где [f/l]=1/400 - предельный относительный прогиб;

наименьшего расхода металла:

(7.11)

где t_=7 + 3h/1000, но не менее 8 мм;

При этом соотношение высоты балки к толщине стенки должно находиться в пределах величин, указанных в таблице 2.

Таблица 5

Рекомендуемые соотношения высоты балки и толщины стенки

h, м	0,8	1,00	1,25	1,50	1,75	2,0	2,50
t, мм	6-8	8-10	9-10	10-12	12-14	14	14-16
К=h/ t	100-133	100-125	125-140	125-150	125-140	143	156-178

Примечание: меньшие значения t_ характерны для сталей повышенной прочности.

Высота балки, в свою очередь, не должна быть больше необходимого ограничения габарита по заданию h_стрH_.

При этажном сопряжении h_стр=h_г.б. +t_н+h_б.н.+h_б.в. H (7.12); где H - разница отметок верха настила и габарита помещений под рабочей площадкой; t_н- толщина настила; h_б.в. - высота вспомогательной балки; h_б.н. - высота балки настила. При сопряжении в одном уровне h_стр=h_г.б.  H.

Выбор сопряжения балок как раз зависит от необходимого габарита, если удовлетворяется неравенство (7.12), то можно выбрать этажное сопряжение, если нет, то балка главная, вспомогательная и балка настила будут примыкать в одном уровне (рис.10).

Рис. 10. Сопряжение балки настила с главной

а) этажное, б) в одном уровне

Окончательно высота балки берется не менее h_мин и может приниматься несколько меньшей оптимальной высоты

h(0,85-0,9)h_опт (7.13)

При h_опт меньше h_мин для определения h_опт следует пользоваться формулой:

(7.14)

Принятая толщина стенки проверяется на срез

(7.15)

где К=1,2 при внутреннем опорном ребре, К=1,5 при торцевом опорном ребре, Q - максимальная поперечная сила, R_s - расчетное сопротивление материала стенки на сдвиг (см. таблицу 1 (1)).

Кроме того, чтобы не ставить продольные ребра жесткости (при высоте балки менее 2 м), необходимо, чтобы условная гибкость стенки не превышала значения 5,1, где h_=h.

При назначении высоты и толщины стенки балки необходимо руководствоваться сортаментом (табл. 3 прил. 2).

Требуемая площадь сечения пояса

(7.16)

Зная, что А_f=b_f-t_f, задаются одной из величин b_f или t_f. Ширина пояса назначается, исходя из следующих условий:

, b_f180 мм (7.17)

где b_lf - ширина свеса сжатого пояса.

Толщина пояса не должна превышать величин, указанных в таблице 51 1. Кроме того, должно соблюдаться соотношение t_f3t_ .

При окончательном назначении размеров пояса необходимо учитывать сортамент (см. таблицу 3 Приложения 2).