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.

Для проектирования этого сечения необходимо определить четыре размера: h_w высоту стенки, t_w толщину стенки, b_f ширину полки, t_f толщину полки.

Определяем требуемый момент сопротивления сечения главной балки:

Рис. 3.2. Схема поперечного сечения главной балки

где,

–

максимальный расчетный изгибающий момент по длине главной балки, кН⋅см;

–расчетное сопротивление стали главной балки.

Определяем оптимальную высоту стенки исходя из требований минимального расхода стали:

Окончательно высота стенки увязывается с сортаментом листовой прокатной стали.

Принимаем высоту стенки h_w = 1600 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 = 14 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:

Окончательные размеры b_f и t_f должны соответствовать стандартам проката универсальной широкополочной стали.

Принимаем толщину пояса t_f =28 мм, ширину пояса b_f = 500 мм.

Проверяем выполнение требований:

1. 

2. условие технологии свариваемости

3. условие местной устойчивости сжатого пояса

4. условие равномерного распределения напряжений по ширине пояса

5. _{конструктивное требование}

6. _{конструктивное требование}

7. _{конструктивное требование}

Определяем геометрические характеристики балки:

Момент инерции:

Момент сопротивления:

Статический момент полки балки относительно нейтральной оси:

Статический момент полусечения относительно нейтральной оси:

Принятое сечение главной балки проверяем по первой группе предельных состояний:

где,		максимальный расчетный изгибающий момент относительно оси х-х в сечении главной балки, кН∙см;
		минимальный момент сопротивления сечения нетто относительно оси х-х, см3;
		расчетное сопротивление стали главной балки,

Прочность стенки на срез при действии максимальных касательных напряжений проверяется в соответствии с найденными фактическими характеристиками сечения балки:

Для обеспечения требований второй группы предельных состояний выполняется проверка деформативности балки: фактический прогиб, не должен превышать граничное значение, определенное строительными нормами.

При принятой расчетной схеме главной балки фактический прогиб определяем по формуле:

где,		граничное значение вертикального прогиба для балок, воспринимающих постоянную и временную нагрузки, в курсовой работе принимается в соответствии с эстетико-психологическими требованиями, см;
		максимальный изгибающий момент в главной балке, кН∙см;
		пролет главной балки, см;
		модуль упругости стали, кН∙см2;
		момент инерции сечения главной балки, см4;
		расчетная эксплуатационная погонная нагрузка на главную балку, кН/см;
		расчетная предельная погонная нагрузка на главную балку, кН/см.