3.2. Статический расчет поперечной рамы выполняется на эвм, при помощи программы «Statika».

Усилия от постоянной нагрузки.

Усилия от снеговой нагрузки.

Усилия от постоянной нагрузки.

Усилия от снеговой нагрузки.

3.3. Расчет и конструирование балки.

Максимальный расчетный изгибающий момент М = 2163,5 кНм. Комбинация нагрузок – постоянная + снеговая.

Максимальная поперечная сила на опоре Q = 664,5 кН (постоянная + снеговая).

Требуемый момент сопротивления

- расчетное сопротивление стали растяжению, сжатию,

- коэффициент условий работы,

Определяем высоту балки, исходя из 3-х условий:

1) из условия заданных габаритов балка должна иметь высоту h ≤ 1,3м;

2) из условия обеспечения необходимой жесткости минимальная высота балки определяется по формуле

и - постоянная и временная нормативные нагрузки, ,

,

- относительный прогиб балки,

3) из условия экономии металла оптимальная высота балки равна

k = 1,15 – коэффициент, зависящий от конструктивного оформления балки.

Принимаем толщину стенки 14мм.

балка при высоте , будет оптимальной по расходу материала.

Окончательная высота балки выбирается чуть меньшей оптимальной для уменьшения строительной высоты.

Принимаем стенку из стандартного листа

Чтобы не применять продольных ребер жесткости, должно соблюдаться условие

Размеры горизонтальных поясных листов находим исходя из необходимой несущей способности балки. Определяем требуемый момент инерции сечения балки

(принимаем толщину горизонтальных поясов )

Находим момент инерции стенки балки

Момент инерции, приходящийся на пояса

Определяем требуемую площадь сечения поясов

где

Принимаем ширину полки с учетом сортамента на универсальную сталь.

Проверяем принятую ширину поясов, исходя из их местной устойчивости

, но не более

Всем требованиям полка удовлетворяет.

Таким образом подобранная балка имеет размеры: стенка 900×14мм, полки 300×25мм.

Проверяем несущую способность балки, исходя из устойчивости стенки в области пластических деформаций.

,

где

- расчетное сопротивление стали срезу,

Произведем проверку балки на прочность.

Определяем момент инерции сечения балки

Определяем момент сопротивления

Определяем наибольшие нормальные напря-

жения в балке

Рисунок 3.10.

Проверка местной устойчивости элементов балки.

Первоначально определяем необходимость постановки ребер жесткости

- условная гибкость стенки, , таким образом постановки поперечных ребер жесткости не требуется. Ребра устанавливаем конструктивно с шагом 150см на длине 450см

Рисунок 3.11.

Размеры поперечных ребер жесткости в миллиметрах, определяем по формулам:

Ширина парного симметричного ребра

Толщина ребра

Принимаем толщину ребра

Для пропуска поясных швов и снижения сварочных напряжений в ребрах делаются вырезы, равные с = 60мм, d =40мм (рис. 3.11.)

Расчет на местную устойчивость стенки балки выполняется с учетом всех компонентов напряженного сотояния

М = 1257,7 кНм Q = 619,8 кН

Местные напряжения в стенке под балкой:

F = 327,66 кН

- отношение большей стороны отсека к меньшей

- условная гибкость стенки

d – наименьшая сторона ( или а)

Нормальные критические напряжения определяются по формуле:

- коэффициент, определяемый для сварных балок в зависимости от коэффициента , учитывающего степень защемления стенки в полке балки

таблице

по табл. в зависимости от , = 34,85

Проверка показала, что местная устойчивость стенки обеспечена.

Расчет поясных швов.

В сварных балках сдвигающая сила воспринимается непрерывными поясными швами, выполняемыми автоматической сваркой, и расчет соединения сводится к определению необходимого катета углового шва, при работе его на срез:

- по металлу шва

- по металлу границы сплавления

- количество расчетных швов.

, - коэффициенты глубины провара шва, табл.34[11]

- расчетное сопротивление металла шва.

- расчетное сопротивление металла границы сплавления ( -определяется по табл.51[11])

, - коэффициенты условий работы шва

- коэффициент условий работы, табл. 6[11]

Q = 664,5 кН

- статистический момент пояса балки относительно нейтральной оси

Определяем катет по металлу шва:

по металлу границы сплавления

По табл. 38[11] находим, что при толщине более толстого элемента , .

Принимаем поясные швы