3. Расчет и конструирование главной балки

3.1 Расчетная схема. Расчетные нагрузки и усилия

Нагрузку на главную балку при передаче ее через 5 и более балок настила можно считать равномерно распределенной. Расчетная схема и эпюры усилий даны на рисунке 4. Постоянная нагрузка (вес настила, балок настила и вспомогательных балок) найдена при сравнении вариантов. Собственный вес главной балки может приниматься приближенно в размере 2–3% от нагрузки на нее. Грузовая площадь заштрихована на рисунке 5.

Рисунок 4 – Расчетная схема и усилия в главной балке

Рисунок 5 – К определению нагрузки на главную балку

4.2 Расчетная схема и усилие в главной балке

Высоту главной балки hгб целесообразно назначать близкой к оптимальной и кратной 100 мм при соблюдении условия (см. рис. 1). Минимальная высота определяется из условия обеспечения предельного прогиба при полном использовании расчетного сопротивления материала по формуле

. (3.1)

Оптимальная высота определяется по формуле

При этом гибкость стенки

Погонная нагрузка с учетом собственного веса (2%) и веса настила кН/м2

кН/м;

кН/м;

Расчетные усилия

кН·м;

кН·м.

Требуемый момент сопротивления

см3.

Расчетное сопротивление стали С245 при толщине поясных листов до 20 мм составляет кН/см2.

При этажном сопряжении балок настила (рисунок 1, а)

см.

Минимальная высота (по жесткости)

см.

Задаемся гибкостью стенки . Тогда

см.

Принимаем h= м, что больше hmin, меньше hmax и близко к hopt.

При расчете с учетом пластических диформаций, задаемся с1=1,1

см3

см

3.3 Подбор сечения главной балки

Находим толщину стенки пологая, что tf=2 cм, hw=h‑2 tf= -2·2= см

а) .

см = мм;

= 1,21 см = 12 мм.

Принимаем мм.

Находим требуемую площадь поясов :

см4;

см4;

см4;

см2;

см.

Принимаем пояса из листа 550×20 мм. При этом см2.

; ;

.

Таким образом, рекомендации выполнены. Принятое сечение балки показано имеет характеристики.

Рисунок 7 – Принятое сечение балки

Геометрические характеристики сечения:

см4,

см3.

Проверка прочности:

МПа

Недонапряжение составляет:

Проверки прогиба балки не требуется, так как принятая высота м больше, чем м.

3.4 Изменение сечения главной балки

Принимаем место изменения сечения на расстоянии 2,3 м от опор, т.е. приблизительно 1/6l, как показано на рисунке 8.

Рисунок 8 – Изменение сечения по длине

Находим расчетные усилия:

кН·м;

кН.

Подбираем сечение, исходя из прочности стыкового шва нижнего пояса. Требуемый момент сопротивления равен:

см3.

Для выполнения стыка принята полуавтоматическая сварка без физического контроля качества шва.

см4;

см4;

см2.

см.

Принимаем поясной лист 300×20 мм.

Геометрические характеристики измененного сечения:

см;

см4;

см3;

см3 – статический момент пояса (3.7)

см3. – статический момент половины сечения

Проверка прочности по максимальным растягивающим напряжениям в точке А по стыковому шву (рис. 9).