Проверяем принятую толщину стенки из условия работы стенки на касательные напряжения на опоре:

,

где

Чтобы не применять продольных ребер жесткости, определяем толщину стенки из условия местной устойчивости пластин:

Сравнивая полученные значения толщины стенки, принимаем = 6 мм.

Уточняем оптимальную высоту балки:

см

Окончательно принимаем высоту балки 110 см.

Размеры горизонтальных поясных листов находим исходя из необходимой несущей способности балки. Для этого вычисляем требуемый момент инерции сечения балки:

см4

Находим момент инерции стенки балки, принимая толщину поясов мм:

см4,

где .

Момент инерции, приходящийся на поясные листы:

см4

Момент инерции поясных листов балки относительно её нейтральной оси

, где — площадь сечения пояса.

Моментом инерции поясов относительно их собственной оси ввиду его малости пренебрегаем. Отсюда получаем требуемую площадь сечения поясов балки

см2

где см.

Принимаем пояса из универсальной стали 360х10 мм (по ГОСТ 82-70 с изм.), для которой находится в пределах рекомендуемого отношения. Уточняем принятый ранее коэффициент учета пластической работы с1 исходя из отношения :

см2;

см2;

По приложению №8 принимаем с = 1,06.

Проверяем принятую ширину (свес) поясов, исходя из их местной устойчивости:

Проверяем несущую способность балки, исходя из устойчивости стенки в области пластических деформаций балки в месте действия максимального момента, где Q и σ=0:

где

Подобранное сечение балки проверяем на прочность. Для этого определяем момент инерции и момент сопротивления балки:

см4

см3

Наибольшее нормальное напряжение в балке:

Недонапряжение составляет:

Подобранное сечение балки удовлетворяет проверке прочности и имеет недонаприяжение 5%.

Расчет изменения сечения сварной балки по длине

Рис. 2.

а) место изменения сечения; б) проверка приведенных напряжений.

Место изменения сечения принимаем на расстоянии 1/5 пролета от опоры. Сечение изменяем уменьшением ширины поясов. Разные сечения поясов соединяем сварным швом встык электродами Э42 без применения физических методов контроля, т.е. для растянутого пояса . Определяем расчетный момент и перерезывающую силу в сечении:

м;

Подбор измененного сечения ведем по упругой стадии работы материала. Определяем требуемый момент сопротивления и момент инерции измененного сечения исходя из прочности сварного стыкового шва, работающего на растяжение:

см3

см4

Определяем требуемый момент инерции поясов:

см4

Требуемая площадь сечения поясов:

см2

Принимаем пояс 360х8 мм, см2. Принятый пояс удовлетворяет рекомендациям , , и . Определяем момент инерции и момент сопротивления уменьшенного сечения:

см4

см3

Максимальное напряжение в уменьшенном сечении:

Проверка прочности, общей устойчивости и прогиба сварной балки

Проверка прочности балки

Проверяем максимальные нормальные напряжения в поясах в середине балки:

Проверяем максимальное касательное напряжение в стенке на опоре балки: