4. Расчёт главных балок

В курсовой работе следует запроектировать стальную главную балку среднего ряда, на которую с двух сторон опираются балки настила и проверить её по двум группам предельных состояний: по прочности и по жёсткости.

Расчётная схема главной балки – однопролётная шарнирно опёртая балка, нагруженная сосредоточенными силами Р, численно равными опорным реакциям двух балок настила (рис.7).

4.1. Определение усилий в главной балке и подбор сечения

Сначала вычисляются опорные реакции, возникающие в главной балке от действия сосредоточенных сил Р=2R_A(определениеR_A

см. формулу 3.2):

,кН. (4.1)

Внутренние усилия в сечениях главной балки определяются в соответствии с правилами, изложенными в курсе “Сопротивление материалов”, (пример вычисления изгибающих моментов и поперечных сил см. в Примере расчёта, стр.39).

Подбор сечения главной балки производится аналогично балкам настила (см. п.3, формула 3.5), двутавровый профиль подбирается по табл.10 или 11 приложений.

Рис.7. Пример расчётной схемы и эпюр внутренних усилий главной балки.

4.2. Проверка подобранного сечения

Подобранное сечение главной балки проверяется по двум группам предельных состояний.

Проверка сечения по первой группепредельных состояний(на действие нормальных и касательных напряжений) производится аналогично балкам настила (см. п.3, формулы 3.6, 3.7).

Проверка подобранного сечения по второй группепредельных состояний производится для обеспечения жёсткости балок (регламентирует прогибы, ограниченные предельно допустимыми величинами). При принятой расчётной схеме главной балки в курсовой работе может быть использована формула:

, (4.2)

где [f_u] – предельное значение прогиба главной балки, принимается по табл.13 приложений;

M_max – максимальный изгибающий момент в сечениях главной балки, кНсм (1 кНм=100 кНсм);

L – пролёт главной балки, см;

Е= 2,0610⁴ кН/см²– модуль упругости стали;

I_x – осевой момент инерции сечения главной балки, см⁴;

–осреднённый коэффициент надёжности по нагрузке, определяемый отношением расчётной и нормативной нагрузок:

. (4.3)

В случае если f > [f_u], следует принять прокатный профиль с большим моментом инерцииI_xи повторить расчёт по формуле 4.2.

4.3. Решения узлов

4.3.1. Узлы крепления балок настила к главным балкам

Сопряжение балок настила с главными балками может быть принято в одном уровнес помощью опорных столиков илиэтажным. В данной курсовой работе принимается этажное сопряжение балок, при котором балка настила устанавливается непосредственно на верхний пояс главной балки (рис.2,3). В этом случае болтовые соединения не являются расчетными, диаметр болтов назначается конструктивно16 мми увязывается с ограничениями диаметра отверстий в полках прокатных элементов. Положение болтов по ширине элемента принимается в соответствии с рисками (см. табл.15, 16 приложений). Расстояние от торца элемента до центра болта принимается не менее1,5d₀.

При этажном сопряжении стенка главной балки обычно усиливается рёбрами жёсткости, устанавливаемыми по осям балок настила. Толщина рёбер жёсткости для главных балок прокатного двутаврового сечения с непараллельными гранями полок обычно принимается равной толщине их стенок t_h  t_w(см. табл.10 приложений –t_w=d), но не менее6 мм. Катеты сварных угловых швов, используемых для крепления ребер жесткости, назначаются равными их толщине (k_f = t_h).