1.5.Выбор оптимального варианта

По результатам сравнения вариантов для дальнейшей разработки принимаем первый вариант, менее трудоемкий в изготовлении и монтаже.

2.Расчет главной балки

2.1.Определение нормативных и расчетных нагрузок

Расчетной схемой главной балки является однопролетная балка, загруженная равномерно распределенной полезной нагрузкой и нагрузкой от собственного веса балок настила и настила.

Нормативная величина равномерно распределенной нагрузки:

q ^н = b * ( p ^н * g ^н_н + g ^н_бн ) = 6 * ( 11+2,5+0,57 /3) = 82,14 кН / м.п

Расчетная величина равномерно распределенной нагрузки:

q = b * (n₁* p^н + n₂* g ^н_н + n₂ * g ^н_бн) = 6 * (1,2 *11 +1,1*2,5 + 1,1*0,57 / 3) =

= 96,954 кН / м.п

2.2.Определение усилий

Максимальная величина изгибающего момента, действующего в середине пролета главной балки :

М ^н = q ^н * l ² *a / 8 = 82,14 * 21 ² *1,02 / 8 = 4618,53 кН*м

М = q * l ² * a / 8 = 96,954 * 21 ² *1,02 / 8 = 5451,48 кН*м

Поперечная сила :

Q = q * l * a / 2 =96,954*21*1,02 / 2 =1038,38 кН

2.3.Компоновка сечения главной балки

Для определения высоты главной балки вычисляется требуемый момент сопротивления

W _тр = M / R _y =545148 / 24,5= 22250,94 см ³

Минимальная высота балки, определенная из условия обеспечения требуемой жесткости :

h _min = l * R _y * g _c / (10 ⁵ * f / l ) * М ^н / М , где f / l =1 / 400 и R _y = 24.5 кН / см ²

h _min = 2100 * 24.5 * 400 * 461853 / 10⁵ * 545148=174.36 см h _opt = 1.15 * Ö W _тр / t _w

Ориентировочная толщина стенки балки

t _w = 7 + 3 * h / 1000 ,где h =(1/10)* l = 21000/10 = 2100 мм

t _w = 7 + 3*2100 /1000 =13,3 мм

Принимаем толщину стенки балки 14 мм. Оптимальная высота балки, обеспечивающая ее минимальный вес :

h _opt = 1.15 * Ö 22250,94 / 1.4 = 144,98 см , т.к. h _opt < h _{min ,} то

h _opt = 1,73 *Ö W _тр / t _w = 1,73 * Ö 22250,94 / 1.4 =218,1 см

При этом высота балки не может быть больше необходимого ограничения габарита :

h _стр = H-( t _н+ h _б.н. ) =(11-7) –(0.12 + 0.4) =3.48 м

Принимаем h = (0.85-0.9) * h _opt = 190 см

Принятая толщина стенки проверяется на срез

t _w ³ K*Q / (h _w * R _s* g _c ) =1.2*1038.38 /(190*14.21) =0.769 см , условие выполнено

Определяем условную гибкость стенки :

l _w = h _w / t _w*Ö R _y / E =190 / 1.4 *Ö 24.5 / 20600 =4.68 < 5.1 , условие выполнено

Требуемая площадь сечения пояса :

A _f ^тр = W тр / h - t _w * h / 6 = 22250,94 / 190 - 1.4 * 190 / 6 = 72,78 см²

Обычно ширина пояса принимается равной (1/3 - 1/5) * h. Принимаем b _f = 40 см

(b _{f ³}180 мм), толщина пояса t _f = A _f / b _f = 2 см. , учитывая что t _{f £} 3 t _w

(20мм < 42мм)

Рис.4*. Составное сечение главной балки

Значит h _w = h - 2 * t _f =190- 2*2 =186 см

Для обеспечения устойчивости сжатого свеса пояса необходимо, чтобы соблюдалось условие : b _ef / t _f £ 0.5 * Ö E / R _y

b _ef = b _f / 2=40/2=20 см -это ширина свеса сжатого пояса

20 / 2 £ 0.5 * Ö 20600 / 24.5

10 £ 14,5 - устойчивость сжатого свеса пояса обеспечена