· Собственный вес настила;

· Собственный вес балок настила;

· Собственный вес главной балки (1-2 % от нагрузки на нее).

Нагрузка от балок настила

Вес главной балки

Нормативное значение нагрузки, действующей на главную балку

Расчетное значение нагрузки, действующей на главную балку

Максимальный изгибающий момент равен

Максимальная поперечная сила

Внутренние усилия, возникающие в главной балке настолько значительны, что использование прокатных профилей исключено. Поэтому главная балка проектируется составной. Как правило, составные балки проектируются сварными, а их сечение напоминает сечение прокатных двутавров: один вертикальный лист стали образует стенку двутавра, два горизонтальных листа образуют его полки.

2.1 Определение размеров сечения

Главная балка проектируется переменного по длине сечения. Определяющим в компоновке сечения главной балки является подбор размеров стенки балки – высоты и толщины. Высота главной балки, основную часть которой составляет высота стенки, определяется по экономическим соображениям, жесткости балки и допустимой строительной высоте конструкции перекрытия. Каждый из перечисленных факторов определяет оптимальное, минимальное и максимальное значение высоты балки. Толщина стенки балки также определяется несколькими факторами и соответственно имеет несколько значений – минимальное и, принимаемое из условия работы главной балки на касательные напряжения, и рациональное, принимаемое из экономических соображений. Минимальная высота стенки главной балки определяется из условия жесткости балки с использованием формулы, связующей момент сопротивления сечения W и момент инерции I

Где y – расстояние от нейтральной оси сечения до крайнего волокна.

Поскольку определяется минимальное значение высоты, используется минимальное значение y

где - минимальный требуемый момент инерции всего сечения главной балки;

Wn, min – минимальный требуемый момент сопротивления всего сечения главной балки.

Минимальный момент сопротивления сечения главной балки определяется из условия прочности изгибаемых элементов в соответствии с требованиями п. 5.12 СНиП ∥-23-81* «Стальные конструкции»

Минимальный момент инерции сечения главной балки определяется из условия жесткости в соответствии с требованием обеспечения допустимого относительного прогиба балки, который для главных балок рабочих площадок производственных зданий при отсутствии крановых путей составляет: (Беленя Е.И. Металлические конструкции, табл. 3.3).

Минимальное значение высоты главной балки

Оптимальная высота стенки балки определяется, исходя из соображений минимизации массы балки. Формула для определения высоты стенки главной балки при минимуме массы балки имеет следующий вид

где К – коэффициент, зависящий от конструктивного оформления балки, для сварных балок К=1.15;

Предварительно определяем высоту стенки

– толщина стенки, ориентировочно принимаем.

где λw=150 – условная гибкость стенки (Беленя Е.И. Металлические конструкции, табл. 7.2).

Максимальная высота стенки главной балки

Где Нстр – строительная высота;

tп – высота перекрытия.

Высота балки должна вписываться в заданные габариты и быть кратной модулю унификации 100 мм. Принимаем высоту балки hw=180 см.

Минимальная толщина стенки главной балки определяется из условия ее прочности при работе на срез с использованием формулы

Где Rs=0.58∙Ry=0.58∙2750=1595 кгс/см2 (СП 53-102-2004 табл. 2);

h – принятая высота балки.

Минимальную толщину стенки, необходимую для обеспечения местной устойчивости главной балки без постановки продольного ребра жесткости определим по формуле

Таким образом, согласно ГОСТ 19903-74*, принимаем толщину стенки .

Проверим условную гибкость стенки главной балки

Данное значение попадает в диапазон 3.5≤λw≤6, что говорит о выполнении условия.

Толщину листа полки главной балки принимаем .

Полная высота главной балки будет равна

.

Ширину листа главной балки определяем из требуемого значения площади сечения полки. Формулу для определения площади сечения одной полки получим из формулы Штейнера, которая позволяет определять моменты инерции сложных сечений относительно осей, не совпадающих с нейтральной осью всего сечения. Ввиду малости значения моментом инерции сечения полки относительно собственной оси можно предебречь, тогда формула для определения площади сечения одной полки примет вид

Где – требуемый момент инерции одной полки относительно нейтральной оси балки;

– площадь сечения одной полки;

h0 – расстояние между собственными осями полок.

Требуемый момент инерции сечения главной балки

Требуемый момент инерции стенки главной балки

Требуемый момент инерции поясов главной балки