3. Расчет и конструирование главных балок составного сечения

3.1 Выбор расчетной схемы

Расчетная схема представляет собой однопролетную шарнирно опертую балку, нагруженную сосредоточенными силами Р, численно равными опорным реакциям двух вспомогательных балок (рис. 3.1).Сосредоточенная нагрузка от пары вспомогательных балок, опирающихся на главную балку:

• расчетная эксплуатационная

395,3=206,7

• расчетная предельная

45,9 5,3=243,3

Нагрузка на погонный метр участка шириной l (двойная штриховка на рис. 1.1):

• расчетная эксплуатационная

206,7/2,6=79,5

• расчетная предельная

243,3/2,6=93,6

Статический расчет главной балки

Опорные реакции:

Изгибающие моменты:

()=1,04(608,32,6/2)=822,4

(()-)=1,04((608,3(1,3₊2,6)-243,32,6)=1809,4

(--)=1,04(608,3(1,3₊22,6)-243,322,6-243,32,6)=2138,5

Поперечные силы:

=1,04608,3=632,6

()=1,04(608,3-243,3)=379,6

()=1,04(608,3-243,3-243,3)=126,6

где, α₂ = 1,02÷1,04 – эмпирический коэффициент, учитывающий нагрузку от собственного веса главных балок.

Рис. 3.1. Расчетная схема, эпюры изгибающих моментов и поперечных сил главной балки

3.2 Подбор сечения главной балки

В виду того, что главные балки имеют значительные пролеты и воспринимают большие нагрузки, их, как правило, выполняют составными в виде двутавров, сваренных из трех листов.

Сечение составной сварной двутавровой балки показано на рис. 3.2.

Рис. 3.2. Схема поперечного сечения главной балки

Требуемый момент сопротивления W_тр определяют по максимальному изгибающему моменту М_мах=2138,5кН∙м:

где,		максимальный расчетный изгибающий момент по длине главной балки, кН⋅см;
		коэффициент, задаемся сх = 1,12 для отношения Af / Aw = 0,5;
		коэффициент условий работы;
		расчетное сопротивление стали, кН/см2.

Оптимальная высота сечения главной балки, определенная из условия минимального расхода материала:

Принимаем высоту стенки h_w = 1050 мм.

В соответствии с рекомендуемой гибкостью стенки назначаем ее толщину:

Выполняем проверку прочности полученной толщины стенки, исходя из ее работы на срез от действия максимальной поперечной силы:

где,		максимальная поперечная сила в сечениях главной балки, кН;
		принятая по сортаменту высота стенки балки, см;
		расчетное сопротивление стали срезу, кН/см2:
		характеристическое сопротивление листового проката, кН/см2;
		коэффициент надежности по материалу.

Принимаем толщину стенки t_w = 10 мм.

Определяем требуемую площадь поперечного сечения одного пояса балки:

Производим компоновку размеров поясного листа b_f и t_f.

Ширину поясного листа b_f принимаем в пределах:

Определяем требуемую толщину пояса:

Принимаем толщину пояса t_f = 20 мм, ширину пояса b_f =260 мм.

Принятые размеры поясов должны соответствовать условиям:

а)
б)	условие технологии свариваемости
в)	условие местной устойчивости сжатого пояса
г)	условие равномерного распределения напряжений по ширине пояса
д)	конструктивное требование
е)	конструктивное требование
ж)	конструктивное требование