4. Проектування та розрахунок головної балки

4.1. Статичний розрахунок

Розрахункові навантаження. На головну балку передаються зосереджені навантаження від балок настилу (рис.4.1), які дорівнюють кількості опорних реакцій балок настилу. В нашому випадку .

Якщо до балки прикладено більше чотирьох рівномірно розташованих на балці зосереджених сил, то з практичною точністю спрощено можна прийняти, що до балки прикладено рівномірно розподілене навантаження.

Еквівалентне умовне рівномірне розподілене навантаження:

.

Максимальні внутрішні зусилля:

Тут

1,03 – коефіцієнт, що попередньо враховує навантаження від власної ва-

ги головної балки.

Згинаючі моменти визначені в кНм. При подальших розрахунках їх розмірність приймаємо в кНсм, тобто тому що розрахунковий опір прийнятий в .

Розрахункова схема.

Рис. 4.1. Розрахункова схема головної балки

та епюри внутрішніх зусиль

Головні балки за вимогою [1,табл. 50* додатку 1] віднесено до другої групи стальних конструкцій, тому приймаємо сталь класу міцності С245 з розрахунковим опором

4.2. Підбір перерізу балки

Висота балки з умови жорсткості. Граничне значення прогину головної балки:

,

де – прольот балки.

Мінімальна висота балки за формулою:

.

Товщина стінки. Мінімальну товщину стінки із умови її міцності при роботі на зріз визначаємо за формулою:

.

Тут

;

- розрахунковий опір сталі

С245 зрізу;

- коефіцієнт умов роботи, [1, табл. 6*].

Оптимальна товщина стінки за формулою:

.

Остаточно приймаємо з урахуванням сортаменту стінку товщиною .

Оптимальна висота балки. З умови найменшої витрати сталі оптимальну висоту балки визначаємо за формулою:

де необхідний розрахунковий момент опору головної балки в межах пружньої роботи сталі:

Вибираючи стандартну ширину прокатної сталі за ГОСТ 19903-74* , остаточно приймаємо висоту стінки ; висоту балки, ототожнюючи її з висотою стінки, приймаємо, поки що,

Площа одного поясу. Необхідну площу поясу визначаємо за формулою:

.

Приймаємо ширину поясу

тоді товщина поясу

Використовуючи стандартні товщини прокатної листової сталі, остаточно приймаємо

Для забезпечення місцевої стійкості стиснутого поясу обмежується величина його звісу (рис. 4.2) відповідно до умови:

.

В нашому випадку

-

• місцева стійкість стиснутого поясу забезпечена.

Рис.4.2. Остаточний переріз головної

балки

Остаточно приймаємо переріз головної балки, показаний на рис.4.2.

Геометричні характеристики перерізу:

момент інерції:

момент опору:

.

Тут

.

Урахування власної ваги балки. Площа перерізу

.

Об’єм одного метру довжини балки (погонного метру) :

;

об’ємна вага сталі:

.

Тоді нормативна власна вага одного метру довжини балки:

.

Розрахункова власна вага одного метру довжини балки:

.

Скорегований згинаючий момент:

.

Нормальні напруження:

-

- міцність за нормальними напруженнями забезпечена.

Прогин балки не перевіряємо, тому що

Таким чином, міцність перерізу балки в середині прольоту забезпечена.