4.1. Определение усилий в главной балке и подбор сечения

Определим величины сосредоточенных сил Р, действующих на главную балку:Р = 2R_A = 286,37кН = 172,74 кН(определениеR_A см. формулу 3.2).

Вычислим опорные реакции, возникающие в главной балке от действия сил Р (формула 4.1):

Далее необходимо, в соответствии с правилами, изложенными в курсе “Сопротивление материалов”, определить изгибающие моменты и поперечные силы в характерных сечениях балки.

Определим изгибающие моменты:

Определим поперечные силы:

Эпюры изгибающих моментов и поперечных сил см. на рис.17.

Рис.17. Расчётная схема и эпюры внутренних усилий главной балки.

Подбор сечения главной балки производим аналогично балкам настила (см. п.3, формула 3.5).

Вычислим требуемый момент сопротивления сечения главной балки с учётом развития пластических деформаций:

где R_y= 230 МПа – расчётное сопротивление проката для сталиС235(табл.9 приложений).

По найденной величине W_р по сортаменту (табл.10 приложений) подбираем двутавровый профиль№70, для которого выполняется условие:W_х > W_р;3840 см³ > 3772,25 см³ . Характеристики двутавра№70:W_х=3840 см³, I_х=134600 см⁴, S_х=2230 см³, d =1,3 см,

h = 70 см, b = 21 см,t=2,08 см,масса1погонного метра138кг.

4.2. Проверка подобранного сечения

Проверим сечение главной балки по первой группепредельных состояний– на действие нормальных и касательных напряжений (аналогично балкам настила, см. п.3, формулы 3.6, 3.7):

Условие выполняется.

где R_s = 0,58R_y=0,5823 кН/см² = 13,34 кН/см² – расчётное сопротивление проката на срез.

Условие выполняется.

Так как оба условия выполняются, можно сделать вывод, что сечение главной балки соответствует требованиям, предъявляемым к конструкциям по первой группе предельных состояний.

Проверим подобранное сечение главной балки по второй группе предельных состояний – для обеспечения жёсткости.

Вначале определяем осреднённый коэффициент надёжности по нагрузке (формула 4.3):

.

Прогиб главной балки (формула 4.2):

Определим допустимый прогиб f_u.Из табл.13 приложений для длины главной балки L =8,5 м принимаем соотношение l /250(дляl =24 м).

f_u = L /250 = 850/250 = 3,4 см.

Проверим, не превышает ли фактический прогиб допустимого значения: f f_u ;2,54 см <3,4 см.

Условие выполняется, фактический прогиб не превышает допустимого значения, подобранное сечение главной балки соответствует требованиям, предъявляемым к конструкциям по второй группе предельных состояний.

4.3. Решения узлов

4.3.1. Узлы крепления балок настила к главным балкам

Сопряжение балок настила с главными балками – этажное, т.е. балка настила устанавливается непосредственно на верхний пояс главной балки (рис.2,3). В этом случае болтовые соединения не являются расчетными, диаметр болтов назначаем конструктивно 16мм, увязывая его с ограничениями диаметра отверстий в полках прокатных элементов. Положение болтов по ширине элемента принимаем в соответствии с рисками (табл.15 приложений). Расстояние от торца элемента до центра болта принимаем равным1,5d₀.

При этажном сопряжении стенку главной балки усиливаем рёбрами жёсткости, устанавливаемыми по осям балок настила. Толщину рёбер жёсткости для главных балок принимаем t_h = 6 мм. Катеты сварных угловых швов, используемых для крепления ребер жесткости, назначаем равными их толщине (k_f = t_h = 6 мм).