315

2. Оптимальная высота из условия минимального расхода стали

hоптст 1,15 Wтр,г.б ,

tст

где Wтр,г.б M max – требуемый момент сопротивления главной балки;

Ry c tст – толщина стенки.

Толщина стенки:

1.tст= 8-16 мм из конструктивных требований.

2.Толщина стенки определяется по эмпирической формуле

tст 7 3 hстmin.

3. tcminт – минимальная толщина из условия прочности стенки на действие поперечной силы

где Rs расчетное сопротивление материала сдвигу [1, табл. 1*]. Назначаем размеры стенки балки так, чтобы

hminст hст hоптст

и

tстmin tст

соответствовали сортаменту на прокатную сталь (прил. 1).

Установив размеры стенки балки, определяем толщину и ширину полки.

Толщина полок назначается из конструктивных требований:

1.tст tп 3tст.

2.tmaxп 40мм.

Ширина полок:

1.Из условия закрепления второстепенных балок

вminп 180мм.

2.Из условия общей устойчивости балки

вп 1/ 3 1/5 hст.

3.Из условия местной устойчивости сжатого пояса

вmaxп tп E .

Ry

Размеры полки должны соответствовать сортаменту на прокатную сталь.

После подбора сечения проводим проверку прочности принятого сечения по нормальным напряжениям:

M max Ry c,

W x

где W x – фактический момент сопротивления главной балки, определяемый как

относительно оси x-x.

Сечение подобрано удовлетворительно, если запас прочности не превышает 5 %.

В противном случае необходимо скорректировать размеры сечения (только полки) и повторить проверку.

3.2.Конструирование балки переменного сечения. Эпюра материалов

3.3. Проверка прочности балки по касательным и приведенным напряжениям

Проверка проводится в наиболее опасных сечениях – в местах изменения сечения и неблагоприятных сочетаний изгибающих моментов и перерезывающих сил.

Наибольшие касательные напряжения возникают в середине стенки, в сечении с максимальной поперечной силой

Qmax.

мах

S п.сеч tcm hcm2 tn в n hcm tn .

8 2

Если условие прочности не выполняется, необходимо увеличить tст и заново провести расчет.

Проверка по приведенным напряжениям выполняется на уровне поясных швов.

Q

пр 2 3 2 1.15 Ry c,

где напряжения вычисляются по формулам

где M сеч и Qсеч – соответственно изгибающий момент и поперечная сила,

принимаемые по эпюрам для сечений с точками 1 и 2 . S отс – статический момент отсеченной части сечения

S отс в п tп hcm tn .

2

3.4. Расчет сварных швов, прикрепляющих пояса к стенке

Расчетное усилие, приходящееся на поясной шов длиной l f 1 см (или сдвигающая сила пояса относительно стенки)

T tcm 1 Qmax S отс .

I x

Минимальный катет одностороннего шва из условия среза по металлу шва (1)

где f , z – коэффициенты, учитывающие вид сварки и положение шва,

определяются по п. 34* [1]; wf , wz – коэффициенты условия работы шва по п. 11.2* [1]; Rwf – расчетное сопротивление металла шва сварных соединений с угловыми швами по табл. 56 1 (электрод Э 42); Rwz – расчетное сопротивление угловых швов срезу по металлу границы сплавления по табл. 3 [1].

При двусторонних швах размер катета уменьшается вдвое.

За расчетный катет шва принимается больший из двух полученных при выполнении следующих конструктивных требований:

k f k f min ,

где k f min – минимальный катет шва, принимаемый по табл. 38* 1 .

После установки вида шва (односторонний или двусторонний) и размера катета указать вид сварки, электроды, положение шва при сварке.

верхней и нижней полкам, и двусторонних вертикальных накладок по стенке балки.

Расчет каждого элемента балки ведут раздельно. 1. Стык поясов.

Каждый пояс балки перекрывается тремя накладками. Определяем ширину накладок поясов:

вн вп – верхняя накладка верхнего пояса или нижняя накладка нижнего пояса.

Толщина накладок определяется из условия, что площадь сечения накладок должна быть не меньше площади сечения перекрываемого элемента:

вп tп вн tн 2 в н tн,

Количество болтов для прикрепления стыковых накладок к поясу балки определяется по осевому усилию в полке Nп.

Nn M n ,

hcm tn

где М п – изгибающий момент, воспринимаемый накладками на полки балки,

М п Мстыка Iп ,

I x

где М стыка – по эпюре моментов в месте стыка;

I x – момент инерции балки.

Количество болтов определяется по формуле

расчетное усилие, которое может быть воспринято каждой поверхностью трения соединяемых элементов, стянутых одним высокопрочным болтом, определяется по формуле 131* 1 .

Задаемся диаметром болта 20 мм