3. Расчет вспомогательной балки

Вспомогательные балки, как и балки настила, опираются шарнирно на главные балки. При этом их пролет принят равным шагу главных балок, т. е. , а расчетная схема– аналогична расчетной схеме балки настил.

Нормативная нагрузка на балку, кН/м,

где - расход стали, кг/м², от балок настила ;

- погонная масса принятой балки настила определена по сортаменту, кг/м .

- коэффициент, учитывающий нагрузку от собственного веса вспомогательной балки, .

Расчетная нагрузка на балку, кН/м,

.

Максимальные усилия в балке:

;

;

.

Требуемый момент сопротивления:

.

Требуемый момент инерции:

Для принимаю.

ГОСТ 26020-83, двутавр №70Б1

Рис.3 Поперечное сечение второстепенной балки

мм

Площадь сечения,

Линейная плотность,

Справочные величины для осей

h

b

s

t

r

см2

кг/м

Х-Х

Y-Y

Ix, см4

Wx,см3

Sx, см3

tx, см

Iy, см4

Wy,см3

ty, см

691

260

12

18.5

24

164.7

129.3

1E+05

3645

2095

27.65

5437

418.2

5.44

Необходимо проверить принятое сечение балки на прочность по формуле

,

,

- Условие выполняется.

где W_х – момент сопротивления сечения двутавра балки, см³, (принятый по сортаменту).

2. Расчет сварной главной балки

1. Расчетная схема. Нагрузки. Усилия

В принятой схеме балочной клетки на промежуточную главную балку с шагом ℓ_bn =3м (рис. 4) опираются (с двух сторон) вспомогательные балки. На главную балку второстепенные балки опираются в 2 точках.

Рис. 4. Расчетная схема главной балки

Нормативная нагрузка:

Расчетная нагрузка:

где В – шаг главных балок, В=10м;

- коэффициент, учитывающий нагрузку от собственного веса главной балки, принят равным 1,05;

- расход стали, кг/м², от вспомогательных балок

Главные балки в курсовом проекте приняты разрезными с опиранием на колонны сверху, т.е. шарнирно. За расчетный пролет главной балки принято расстояние между осями колонн, т. е. .

При трех или двух точках опирания вспомогательных балок на главную балку усилия в последней определяются по правилам строительной механики или по формулам:

;;;,

где - коэффициент, принимаемый по табл. 3,= 8.

Максимальные усилия в балке:

;

;

;

Коэффициенты, используемые при вычислениях минимальной высоты главной балки при числе точек опирания вспомогательных балок n=6:

=0,211, =1,042, изгибающий момент в главной балке=8 и оптимальное расстояния от края балки до мест изменения ее сечения=0,167.

2. Подбор сечения

Подбор сечения сварной балки в средней зоне длины заключается в назначении

размеров сечения стенки и полок (рис. 4), обеспечивающих надлежащую прочность, устойчивость и жесткость их и балки в целом.

Подбор сечения балки начинается с назначения ее высоты, которая определяется условиями жесткости, минимума расхода стали и увязывается с заданной строительной высотой балочной клетки.

Минимальная высота балки, h_min, (высота из условия жесткости):

,

где - коэффициент, зависящий от количества точек опирания вспомогательных балок в пролете главной балки,

- расчетное сопротивление листовой стали, из которой изготовлена главная балка, кН/см²;

- коэффициент увеличения прогиба балки с переменным сечением по ее длине;

- усредненный коэффициент надежности по нагрузкам на главную балку, равный .

Высота балки, см, при которой ее масса будет минимальной:

,

где - коэффициент, принимаемый по табл. 4;

- требуемый момент сопротивления сечения балки, см³, определенный без учета развития пластических деформаций .

Таблица 3. Величина коэффициента в формуле оптимальной высоты балки

Вид балки	при расчете по упругой стадии
Сварная постоянного сечения	3,14
Сварная переменного сечения	2,76

Окончательная высота стенки балки принята 1.4 м.

Определение толщины стенки:

Из условия прочности на срез толщина стенки, см, определяю формулой

,

где 1,2 – коэффициент, учитывающий неравномерность распределения касательных напряжений в сечении стенки;

R_s – расчетное сопротивление стали стенки на срез, кН/см², .

С целью обеспечения местной устойчивости толщина стенки, см , принята близкой к

или

Во избежание установки продольных ребер жесткости толщину стенки принять не менее

.

Окончательную толщину стенки балки назначаю по ГОСТ 19903-74*

.

Определение толщины (t_f )и ширины (b_f )пояса:

_;

Требуемая толщина пояса определяется из условия обеспечения необходимой площади его сечения ;

где - требуемая из условия прочности балки площадь сечения пояса.;

- требуемый момент сопротивления сечения балки ;

_;

Принимаю

; принято: _.

Рис.5. Поперечное сечение