3 Компоновка и подбор сечения главной балки

Выбор материала для главной балки.

Согласно Приложению В [2] сварные балки, работающие при статической нагрузке относятся к Группе 2. По таблице В.1 [2] для конструкций группы 2 принимаем класс стали С 245 по ГОСТ 27772-88, для которой при толщине листа до 20 мм включительно.

Определение погонной равномерно-распределенной нагрузки.

Нормативная нагрузка:

Расчетная нагрузка:

– расход стали на 1;

– технологическая нагрузка на 1поверхности настила балочной клетки;

– ширина рабочей площадки;

– коэффициент надежности для постоянной нагрузки (вес стальных конструкций);

– коэффициент надежности для временной нагрузки - по заданию;

– коэффициент надежности по ответственности;

1,02 – коэффициент, учитывающий собственный вес главной балки.

Определение максимального изгибающего момента и поперечной силы.

Подбор сечения составной главной балки.

Расчет ведем по упругой стадии.

Требуемый момент сопротивления:

– расчетное сопротивление стали С245;

R_s= 0,58·R_y= 139,2 Мпа.

– коэффициент условий работы балки;

Приближенная высота балки.

Рекомендуемая толщина стенки балки.

Принимаем = 9 мм

Оптимальная высота балки.

Минимальная высота балки.

Принимаем высоту стенки балки, из имеющейся в прокате стали листовой горячекатаной по ГОСТ 19903-74*:

Проверка условия работы стенки на действие касательных напряжений у опоры.

Условие необходимости постановки продольных ребер жесткости.

9 мм > 8,67 мм условие выполнено. Продольные ребра жесткости можно не применять.

Назначение размеров главной балки.

Размеры горизонтальных поясных листов находим, исходя из несущей способности балки. Для этого вычисляем требуемый момент инерции стенки балки:

Находим момент инерции стенки балки:

Момент инерции, приходящийся на поясные листы:

Момент инерции поясных листов балки относительно ее нейтральной оси:

площадь сечения пояса (моментом инерции поясов относительно их собственных осей, ввиду их малости, пренебрегаем). Расстояние между центрами тяжести поясов будет:

Отсюда получаем требуемую площадь сечения поясов балки:

Следовательно, ширина пояса:

Принимаем пояса из универсальной стали сечением 18x420мм.

Проверяем принятую ширину (свес) поясов из условия местной устойчивости:

=(b_ef / t_f )= 20,55/1,8=0,39.

Принятое соотношение размеров пояса удовлетворяет условию его местной устойчивости.

Рисунок 8 - Поперечное сечение главной балки

Подобранное сечение балки предварительно проверяем на прочность.

Определяем фактический момент инерции и момент сопротивления балки:

Наибольшее нормальное напряжение, возникающее в балке от изгиба:

следовательно, подобранное сечение удовлетворяет проверке прочности.

Недонапряжение составляет:

4 Изменение сечения главной балки по длине

Определение места изменения сечения

Сечение составной балки, подобранное по максимальному изгибающему моменту, можно уменьшить в местах снижения моментов (в разрезных балках – у опор). Место изменения сечения принимаем на расстоянии пролета от опоры (округляя до 5 -10 см):

x– место изменения сечения (расстояние от левой и правой ее опоры);

l= 11,5м – пролет балки.

Определение изгибающего момента и поперечной силы в месте изменения сечения

q= 189,09 кН/м – расчетная нагрузка на главную балку;

М₁– момент в месте изменения сечения;

Q₁– поперечная сила в месте изменения сечения;

Рисунок 9 – Принятая схема изменения сечения балки

Требуемый момент сопротивления

Принимая во внимание, что заводская сварка с физическими методами контроля дает значения R_wy=R_y , получим:

Требуемый момент инерции

Определение требуемого момента инерции поясов

Требуемая площадь сечения поясов

Следовательно, ширина пояса:

Принимаем ;

Принятый пояс удовлетворяет рекомендациям ;

Предварительная проверка прочности в месте изменения сечения:

Проверка выполняется. Недонапряжение составляет менее 5%.