5. Конструирование и расчет главной балки составного сечения.

   1. Сбор нагрузок и статический расчет.

Сосредоточенные силы от ВБ можно представить в виде равномерно распределенной нагрузки, т.к. их число больше трех. Ширина грузовой площади равна шагу колонн в поперечном направлении – b= 4.4 м. ГБ воспринимает нагрузки:

- полезная Pn=28кН/м2

- собственный вес настила qn=78.5·0.01=0.78кН/м2

- собственный вес балок настила g1n=(25.7/100)/0.84=0.31кН/м

- собственный вес главной балки ,

((7.85*12.8*4.5)/(3.2*10⁴))*1.15*13.3=0.22т/м

=4,5-теоретическая весовая характеристика

=1,15- строительный коэффициент веса

Нормативное значение нагрузки на ГБ:

g^н=(p^н+q^нн+q_БН)*b+q_ГБ= (28+0.785+0.306)·4.4+2.16=130.16кН/м

q=12.8т/м-нагрузка погонная на балку без учета собственного веса

Расчетное значение нагрузки на ГБ:

g^н=(p^н*_р+q^нн*_q +q_БН*_q)*b+q_ГБ*_q =(28·1.2+0.785·1.05+0.306·1.05)·4.4+2.16·1.05=155.15кН/м

13300

Максимальный изгибающий момент:

(155.148*13.3²)/8=3430.52кН*м

Максимальная поперечная сила:

(155.148·13.3)/2=1031.73кН

2. Компоновка составного сечения главной балки.

Главная балка проектируется составной вследствие значительности возникающих в ней усилий.

1. Определение высоты балки и толщины стенки.

Минимальный требуемый момент сопротивления сечения ГБ в соответствии с п.5.12 [1] из условия прочности: ,

где: М – максимальный изгибающий момент,

=1,1 – коэффициент условий работы для сварных сплошных балок;

3430.516·100·100/(3200·0.95)=11284.59cм3

Наименьшая рекомендуемая высота балки h определяется жесткостью балки ее продольным прогибом (второе предельное состояние). Для балки равномерно нагруженной по длине:

=(5/24)·((13.3·100·3200·1)/2060000)·250·(130.1604/155.148)=90.27cм

где: [l/f]= 1/250 - предельный относительный прогиб при ; 6м<13.3 м <24м

Оптимальная высота стенки ГБ с учетом гибкости: ,

где: k =1,15– коэффициент, зависящий от конструктивного оформления балки, для сварных балок;

- гибкость стенки, которую принимаем ориентировочно равной 140;

= (1.15)·(11284.59·140)^(1/3)=133.94cм

Оптимальная высота стенки ГБ без учета гибкости:

= (1.15)·(11284.59/1.2)^(1/2)=111.52cм

где: - толщина стенки, которую примем ориентировочно равной 1.2 см;

Принимаем следующее значение высоты стенки: = 115 см.

Для балок высотой 1-2 м рациональное значение толщины стенки можно определить по эмпирической формуле:

tw=7+3h/1000=7+(3·115·10/1000)=10.45мм

h – высота стенки.

Минимальная толщина стенки ГБ из условия ее работы на касательные напряжения (при опирании разрезной сварной балки с помощью опорного ребра):

1.5·1031.73·100/(1856·115)=0.73cм

Rs=0.58*Ry=0.58·3200=1856кг/см2 - расчетное сопротивление стали по сдвигу по табл.1* [1].

Толщина стенки:

115/140=0.82cм

Принимаем толщину стенки равной 1.2 см.

2. Определение размеров полки.

Примем ориентировочно толщину полок равной 2 см, тогда высота всего сечения ГБ: 115+2+2=119cм

Момент инерции сечения:

11284.59·119/2=671433.1cм4

Момент инерции стенки ГБ:

(1.2*115³)/12=152087.5см4

Требуемый момент инерции сечения одной полки ГБ относительно нейтральной оси балки:

(671433.105–152087.5)/2=259672.8cм4

Площадь сечения одной полки ГБ (моментом инерции полки относительно собственной оси пренебрегаем)

Где:

119/2=59.5cм - расстояние от нейтральной оси балки до собственной оси полки;

4*259672.8025/((119-2)²)=75.88cм2

Принимаем полки ГБ из стали толщиной 20 мм и шириной 400 мм.