В соответствии с сортаментом и расчетом принимаем следующие величины по гост 82-70:

tw = 0.6 см, hef = 94.8 см, t_f = 2.6 см, bf = 28 см.

Окончательное значение:

Aw = h_ef·tw = 0.948·0.006 = 0.00569 м²,

A = Aw + 2·b_f· t_f, Ix, Wx, Sx.

тогда

А = 0,00569+2·0,28·0,026 = 0,02025 м²,

.

h₀=h-t_f =100-2.6=97.4 cм

= 387998.654 cм⁴

= 7759.97 cм³,

,

=4219.388 cм³

Прочность сечения проверяем, исходя из предположения упругой работы стали:

,

= 24.82 кН/см² 24.82 кН/см² < 25 кН/см²

Проверка касательных напряжений и прочность стенки производятся после изменения сечения балки.

4. Изменение сечения главной балки.

В однопролетных шарнирно опертых балках целесообразно изменять ее сечение в соответствии с эпюрой изгибающих моментов. Следуя рекомендациям, изменение сечения производим путем уменьшения bf, оставляя без изменения h, tf, tw.

Для этого ширину пояса bf1 в концевой части балки назначаем равной (0.5 ÷ 0.75)•bf, принятой для сечения с расчетным моментом Мрасч. При этом, соблюдая условия:

bf1 = 0.5•bf = 0.5•0.28 = 0.14 м,

Для назначенной ширины пояса bf1= 0.14 м, дополнительные условия выполняются.

После назначения bf находим геометрические характеристики Ix1, Wx1, Sx1, Sf1, где Sf1 – статический момент полки.

=

= 215298.612 cм⁴,

=4305.97 см³,

=2445.287 см³,

Изгибающий момент, который может быть воспринят измененным сечением, определяется по формуле:

M₁ = W_x1·R_y·γ_c,

где γс = 1.

M1 = 4305.97·25·1= 107649.25 кН•см.

Далее находим расстояние от опоры балки до ординаты м1.

x₁=1.78 м , x₂=6.78 м => x=1.78 м

Стык поясов в балках относим от сечения с ординатой М1 в сторону опор на 200мм.

X – 200 = 1.78 – 0.2 =1580 мм =1.58 м.

В месте изменения сечения балки производим проверки:

,

Q₁ = 445.88 кН

< 0.58·25·1 8.44 кН/см²<14.5кН/см².

Кроме того, прочность стенки проверяем на совместное действие σx, τxy:

= 23.7 кН·см²;

= 7.84 кН;

27.31 кН/см²<28.75 кН/см²,

4. Проверка местной устойчивости балок.

=13.7 cм.

5.26914.353

Стенки балок для обеспечения их местной устойчивости следует укреплять поперечными ребрами, поставленными на всю высоту стенки.

, , 5.5> 3.2

При этом расстояние между поперечными ребрами вдоль балки, принимаем, а=1.2м, которое не должно превышать 2•hef. Поперечные ребра также устанавливаются в местах приложения неподвижных сосредоточенных нагрузок, от вспомогательных балок и на опорах.

Ширина выступающей части ребра:

, , b_h  71.6 мм,

после округления до размера кратного 10 мм, получим bh = 80мм.

Толщина ребра:

, ,

ts = 5.57 мм,

принимаем по сортаменту ts = 6 мм.

Устойчивость стенки проверяем по формуле:

, где

=5.5,

d – меньшая из сторон отсека балки, т.е. hef = 94.8 cм;

Cкр = 35.5, = 29.33 кН/см²,

μ – отношение большей стороны отсека балки к меньшей, т.е.:

μ = a/hef = 1.2/0.948 =1.27,

=14.5,

=7.26 кН/см².,

= 47.4 см , q_н.э=74.313 кН/м²

=1.45 м , =2.4 м

=697.706 кН·м

=1070.17 кН·м

=427.299кН

=356.702 кН

883.938кН·м

392кН

6.892 кН/см²,

19.46 кН/см²,

, 1.16 > 1.

Устойчивость стенки не обеспечена.

уменьшаем длину отсека а=0,8м

d=0,8

=4.64,

Cкр = 35.5, = 41.2 кН/см²,

μ – отношение большей стороны отсека балки к меньшей, т.е.:

μ = hef/a = 0.948/0.8 =1.185,

=14.5,

=10.69 кН/см².

= 47.4 см, q_н.э=74.313 кН/м²

=0.63 м, =1.6 м

=322.336 кН·м

=760.97 кН·м

=488.79кН

=416.152 кН

=46.592

541.653кН·м

452.471 кН

7.95кН/см²,

11.92кН/см²,

, 0.79< 1.

Устойчивость стенки обеспечена.

Расчет поясных швов, опорных частей балок, узлов сопряжений балок.

Расчет поясных швов сводится к определению требуемого катета углового сварного шва Кf. В балках, проектируемых, из одной марки стали, при статической нагрузке требуемый катет шва равен:

,

где Sf1 – статический момент полки балки;

βf = 1.1 – коэффициент, для автоматической сварки стали с Ry до 580МПа;

γwf = 1 – коэффициент условия работы шва;

Rwf = 180МПа – расчетное сопротивление сварного углового шва условному срезу

γс = 1.

, =3307.704 cм³

, см

Принимаем К_f = 6мм.

Участок стенки составной балки над опорой должен укрепляться опорным ребром жесткости и рассчитываться на продольный изгиб из плоскости как стойка высотой ls = h, нагруженная опорной реакцией Vr. В расчетное сечение включается, кроме опорных ребер и часть стенки.

Площадь опорного ребра определим из условия смятия торца по формуле:

, где =16.36 см²,

Находим ts:

, , 1.168 см.

По сортаменту принимаем 18 мм=1.8см.

тогда δ =>(т.к. было взято не критическое значение стали смятию, а критическое значение стали на растяжение Ry) 1.5•20 = 30 мм.=30 см

, , C=11.195 cм

Ix – для расчетного сечения; ,,=411.8 cм⁴

Расчетная площадь стойки А, вычисляется по формуле:

, , A=31.917 см²

, , 3.59 cм

Гибкость λ, равна , где=100 см, откуда=27.86

φ – коэффициент продольного изгиба, определяемый по [2], в зависимости от гибкости принимаем

φ = 0.938,

Проверка устойчивости опорной стойки производится по формуле:

,

= 17,872 кН/см², =24•1 = 24 кН/см². 17.872 кН/см²<24 кН/см².

Сопряжение вспомогательных балок с главными, по условиям задания рассчитываем для случая примыкания вспомогательной балки к поперечному ребру жесткости главной балки. Сопряжение производим на сварке.

Расчет сопряжения заключается в назначении требуемого катета шва К_f. Длина шва l_ω, определяется высотой стенки вспомогательной балки l_ω = h_ef –1см,

где h_ef = 0.85•h – высота стенки прокатной балки до закругления. При проектировании ребер главных и вспомогательных балок из одной стали катет шва, равен:

,

где V – реакция вспомогательной балки;

h_ef = 0.85•100 = 85см,

l_ω = 85 – 1 = 84см,

,

Принимаем K_f=6 мм.