Находим толщину стенки, соответствующую балке оптимальной высоты.

Сравниваем все полученные значения толщины стенки: tw,min = 1,2см; tw,f = 0,6см; tw,s = 0,82см; tw,loc = 0,42см; tw,opt = 1,21см.

Наибольшее значение из этого ряда tw.opt = 1,21 см показывает, что следует принимать высоту балки, соответствующую tw,opt .

Принимаем толщину стенки 13 мм, тогда высота стенки будет равна

hw = tw lw=1,3×125 = 156 см.

Принимаем размеры стенки с учетом стандартных размеров ГОСТ 19903-74*

hw х tw = 1700 х 13 мм.

Определяем размеры поясных листов. Требуемая площадь поясов (принимая h=hw) равна

Требования, предъявляемые к размерам поясных листов и диапазон определяемых величин следующие:

bf =(1/3…1/5)h = 57…34см;

bf,min = 18,0см;

tf,max = 3 tw= 3×1,3=3,9 см;

Принимаем размеры поясных листов с учетом ослабления верхнего пояса отверстиями для болтов крепления балок настила bf x tf = 500 x 20 мм, которые удовлетворяют всем вышеуказанным требованиям. Подобранное сечение показано на рис. 2.2.

2.4 Проверка принятого сечения на прочность

Определяем геометрические характеристики принятого сечения балки.

Для крепления балок настила к главным принимаем болты диаметром 16 мм (каждая балка крепится двумя болтами). Верхний пояс оказывается ослабленным отверстиями диаметром 19 мм (d0 = 1,9см), в каждом сечении два отверстия. Расстояние от центра тяжести сечения до оси, проходящей через середину высоты балки

где Af1=bf1tf1 - n d0tf1= 50×2 – 2×1,9×2,0 = 92,4 см2- площадь сечения верхнего пояса;

Af2=bf1 tf1 = 50×2,0 = 100 см2 - площадь сечения нижнего пояса;

A= Af1+ Af2+ Aw= 92,4 + 100 +170×1,3=413,4 см2- площадь сечения балки;

а1 = a2 = 170/2 + 2/2 = 86 см.

Момент инерции равен.

где a1= 86 + 1,58 = 87,58 см – расстояние от центра тяжести сечения до центра тяжести верхнего пояса; a2= 86 – 1,58 = 84,42 см – расстояние от центра тяжести сечения до центра тяжести нижнего пояса;

Минимальный момент сопротивления нетто (с учетом ослабления сечения)

где y = 87,58 + 1,0 = 88,58 см – расстояние от центра тяжести сечения до наиболее удаленного волокна.

Статический момент полусечения

Рис.2.2. Сечение сварной балки

Проверка прочности:

а). по нормальным напряжениям от изгиба

Недонапряжение составляет Ds = (240-203) ×100/240 = 15,4% > 5%

б). по касательным напряжениям

в). по напряжениям смятия в стенке

Прочность балки обеспечена

проект балка клетка рабочая площадка

3. ИЗМЕНЕНИЕ СЕЧЕНИЯ СВАРНОЙ БАЛКИ ПО ДЛИНЕ

Изменить сечение по длине балки, рассчитанной в пункте 1

Исходные данные (принимаются по результатам выполнения примера 1):

- lm b = 15,0 м;

- qmb, = 159,2 кН/м;

- сечение главной балки: bf =50 см, tf = 2,0 см, hw=170 см, tw = 1,3 см;

- шаг балок настила afb = 130 см (крайние шаги по 0,75 м);

- поперечная сила на опоре Qmax = 1194 кН;

Изменение сечения главной балки осуществляем за счет изменения ширины поясных листов. Стыки листов выполняем прямым швом с визуальным контролем качества.

3.1 Компоновка сечения

Находим требуемую минимальную ширину пояса

b1f = bf /2 = 500/2 = 250 мм, b1f = 180 мм, b1f = h/10 = 170 мм.

Учитывая, что верхний пояс ослаблен отверстиями, ширину сечения принимаем больше, чем требуется. Принимаем сечение пояса b1f x tf = 300 x 20 мм. Сечение стенки не изменяется hw=170 см, tw = 1,3 см.

3.2 Определяем место изменения сечения

Определяем геометрические характеристики измененного сечения с учетом возможного ослабления верхнего пояса двумя отверстиями d0 = 19 мм.

Расстояние от центра тяжести сечения до оси, проходящей через середину высоты балки, равно

где Af1=bf1 tf1 – n d0 tf1= 30×2,0 – 2×1,9×2,0 = 52,4 см2- площадь сечения верхнего пояса;

Af2=bf1 tf1 = 30×2,0 = 60,0 см2- площадь сечения нижнего пояса;

A= Af1+ Af2+ Aw= 52,4 + 60,0 + 170×1,3 = 171,4 см2- площадь сечения балки.

Момент инерции измененного сечения балки равен

где a1= 86 + 1,96 = 87,96 см – расстояние от центра тяжести сечения до центра тяжести верхнего пояса;

a2= 86 – 1,96 = 84,04 см – расстояние от центра тяжести сечения до центра тяжести нижнего пояса; Минимальный момент сопротивления нетто (с учетом ослабления сечения)

где y = 87,96 + 1 = 88,96 см – расстояние от центра тяжести сечения до наиболее удаленного волокна.

Статический момент полусечения

Предельный изгибающий момент, воспринимаемый измененным сечением, определяем по формуле

M1r = W1x Rwygc = 15313,29*20,40*1,0 = 312391,12 кН×см = 3123,91 кН×м

где Rwy =0,85 Ry = 0,85 ×240 = 204 МПа

Находим место изменения сечения при равномерно распределенной нагрузке по формуле

x1=3,38 м, x2 = 11,7 м.

Принимаем место изменения сечения на расстоянии от опор 3,30 м (рис. 2.1)

3.3 Проверка прочности измененного сечения

а). по нормальным напряжениям:

изгибающий момент в месте измененного сечения (х = 3,00 м)

б) по касательным напряжениям:

Рис.2.1. Изменение сечения сварной балки по длине