2.2. Подбор сечения

Подбор сечения сварной балки в средней зоне длины заключается в назначении размеров сечения стенки и полок (рис. 4), обеспечивающих надлежащую прочность, устойчивость и жесткость их и балки в целом.

Подбор сечения балки начинается с назначения ее высоты, которая определяется условиями жесткости, минимума расхода стали и увязывается с заданной строительной высотой балочной клетки.

Минимальная высота балки, h_min, (высота из условия жесткости):

,

где- коэффициент, зависящий от количества точек опирания вспомогательных балок в пролете главной балки,

- расчетное сопротивление листовой стали, из которой изготовлена главная балка, кН/см²;

- коэффициент увеличения прогиба балки с переменным сечением по ее длине, принятый для балок постоянного сечения =1;

- усредненный коэффициент надежности по нагрузкам на главную балку, равный .

Рис. 4. Фрагмент главной балки, его план и поперечные сечения

Высота балки, см, при которой ее масса будет минимальной:

,

где - коэффициент, принимаемый по табл. 4;

- требуемый момент сопротивления сечения балки, см³, определенный без учета развития пластических деформаций .

Таблица 2.1 Величина коэффициента в формуле оптимальной высоты балки

Вид балки	при расчете
	По упругой стадии
Сварная постоянного сечения	3,28
Сварная переменного сечения	2,89

Окончательная высота балки принята_1000мм.

Определение толщины стенки:

Из условия прочности на срез толщина стенки, см, определяю формулой

,

где 1,2 – коэффициент, учитывающий неравномерность распределения касательных напряжений в сечении стенки;

- ориентировочная высота стенки балки, см, равная =h –5 см;

R_s – расчетное сопротивление стали стенки на срез, кН/см², .

С целью обеспечения местной устойчивости толщина стенки, см , принята близкой к

или

Во избежание установки продольных ребер жесткости толщину стенки принять не менее

.

Окончательную толщину стенки балки назначаю по ГОСТ 19903-74*

.

Определение толщины (t_f )и ширины (b_f )пояса:

При назначении последней необходимо выполнить условия:

;

;

принято: _.

Требуемая толщина пояса определяется из условия обеспечения необходимой площади его сечения ,

где - требуемая из условия прочности балки площадь сечения пояса

,

- требуемый момент сопротивления сечения балки ;

Окончательная толщина пояса принятая по ГОСТ 19903-74*

.,при соблюдении условия

2.3. Опорная часть

Главная балка на колонну опирается через опорное ребро (рис. 5) со строганным нижним торцом, выпущенным ниже нижнего пояса балки на 20…30 мм ().

Рис. 5. Вариант выполнения опорной части главной балки

Сечение этого ребра назначается из условия прочности на смятие строганного торца. Требуемая площадь, см²:

,

где - расчетное сопротивление смятию торцевой поверхности материала опорного ребра, кН/см².

Толщина ребра t_h: принимается равной толщине стенки t_w,

t_h = t_w = 12мм

Ширина ребра .,принята:_.

Так как высота балки более 1 м. ее опорная часть (как условная стойка, на рис. 5 она заштрихована) проверяется на устойчивость из плоскости стенки. В опорную часть кроме торцового ребра включается примыкающий к нему участок стенки шириной .

Устойчивость проверяется формулой

, где - коэффициент продольного изгиба условной стойки относительно оси, совпадающей с продольной осью балки;- площадь поперечного сечения, см², условной стойки, равная .

Коэффициент продольного изгиба определяется по СНИП П-23.81* и зависит от гибкости условной стойки, где- высота условной стойки, см,;- радиус инерции сечения условной стойки, относительно оси стенки;- момент инерции сечения “стойки”, см⁴, .

;

Условие выполняется

Катет двухстороннего сварного шва прикрепления опорного ребра к стенке:

Где:

- расчетное сопротивление наплавленного металла сварного шва электродом Э-42;

- коэффициент, учитывающий вид и способ сварки; принят равным 0,7.

Окончательный размер катета шва принят 10мм.