5.2. Определение высоты ригеля.

Подбор сечения составной балки начинают с определения высоты, от которой зависят все остальные параметры балки.

Высота составной балки определяются из условий жесткости и прочности.

Минимальную высоту сечения из условия обеспечения жесткости определяют по формуле:

где Ry(_H) - расчетное сопротивление при изгибе листовой стали толщиной стали более 20мм;

l_ef - расчетный пролет;

Е -модуль упругости;

- коэффициент надежности по нагрузке (для гидростатической нагрузки равен 1, т.к. напор Н задается с учетом ветрового нагона);

- коэффициент, учитывающий влияние собственного веса на усилия в поясах ригеля и принимаемый равный 1,1;

- коэффициент, учитывающий увеличение прогиба, вследствие уменьшения высоты ригеля на опорах и принимаемый 1,8.

Оптимальную высоту балки определяют по следующей формуле:

Высота балки назначается не меньше , чем h_mj„ Обычно для ригелей затворов принимается промежуточное значение между ho_m и h_mm, по ближе к ho_m

Во всех случаях надо учитывать, что в сечение напорного пояса входит часть приваренной к нему обшивки, в результате чего полная высота ригеля равна:

где - толщина безнапорного пояса (не менее 20 мм);

- толщина напорного пояса (не мене 10 мм). Высоту стенки следует согласовать с размерами листов по сортаменту на толстолистовую сталь, которая идет на изготовление стенки.

Для поверхностных затворов высоту ригеля на опоре назначают

Толщина стенки должна быть согласована с имеющимися толщинами проката толстолистовой стали. Минимальная толщина стенки 10 мм.

Далее переходят к назначению размеров поясов.

Для назначения размеров поясов прежде всего определяют требуемый момент инерции балки:

Следовательно, требуемый момент инерции поясов равен

Площадь пояса:

Ширину безнапорного пояса ригеля можно определить по формуле:

Необходимо проверить местную устойчивость безнапорного пояса

м

Ширину напорного пояса определяют исходя из условия равенства площадей безнапорного и напорного поясов, так как в этом случае эпюра нормальных напряжений симметрична, т.е. пояса равно нагружены. При этом следует учитывать, что в состав напорного пояса включается часть примыкающей к поясу обшивки со свесами, равными:

5.3. Окончательный расчет ригеля.

Для выполнения окончательного расчета ригеля необходимо вычислить геометрические характеристики подобранного сечения по точным формулам сопротивления материалов. При определении геометрических характеристик ригель рассматривается как симметричная составная балка с поясами площадью (некоторую несимметричность из-за включения обшивки в состав напорного пояса можно не учитывать).

Таким образом, площадь поперечного сечения ригеля

Момент инерции ригеля в пролет

Фактический момент сопротивления ригеля в пролете равен:

где

Вес ригеля можно определить по формуле:

где - удельный вес стали равный 7,85 ^.10⁴Н /м²

- 1,05…1,15 - строительный коэффициент.

Расчетная нагрузка от соответственного веса ригеля :

где - коэффициент надежности на нагрузке (для веса стали равен 1,05)

В результате к расчетному моменту от прочих нагрузок , рассчитанному ранее

прибавляется момент от собственного веса ригеля.

Таким образом, результирующий расчетный момент равен

Расчетная поперечная сила на опоре равна

Проверка прочности по нормальным напряжениям производится по формуле:

Проверка прочности по касательным напряжениям вычисляется с использованием зависимости:

где - максимальная поперечная сила на опоре.

- момент инерции ригеля на опоре.

t_w - толщина стенки ригеля.

- статический момент инерции сечения на опоре, который может быть

в ычислен по формуле:

Проверка жесткости осуществляется с помощью соотношения:

При совместном действии нормальных и касательных напряжений материал ригеля находится в условиях сложного напряженного состояния. В этом случае приведенные напряжения должны удовлетворять следующему условию:

где - нормальное напряжение в стенке на уровне нижней грани полки;

Следует отметить, что при выполнении проверки прочности ригеля по приведенным напряжениям следует определять для одного и того же сечения.