Расчет металлической конструкции (стр. 2 из 6)

Прогибы не должны превышать предельных значений, установленных нормами проектирования:

- предельный относительный прогиб балок

условие выполняется.

4. Расчет и конструирование главных балок

Нагрузка на главную балку передается от балок настила. Для главной балки ширина грузовой площади равна шагу главных балок.

Нагрузку на главную балку в балочной клетке нормального типа можно считать равномерно распределенной, в связи с частым расположением балок настила.

Нормативная и расчетная нагрузка на главную балку:

где

- шаг главных балок, м;

1,02-коэффициент, учитывающий собственный вес главной балки (по опыту проектирования примерно1-2% нагрузки, приходящейся на балку).

Расчетный изгибающий момент в середине пролета:

Поперечная сила на опоре:

Требуемый момент сопротивления сечения балки:

Для балок высотой 1-2м значение толщины стенки можно определить по эмпирической формуле:

где

Оптимальная высота главной балки из условия наименьшего расхода материала:

где k- коэффициент, зависящий от конструктивного оформления (для сварных балок

).

Наименьшая допустимая высота балки определяется из условия жесткости:

где

предельное отношение прогиба балок к пролету, регламентируется нормами в зависимости от назначения балки.

Окончательно высота балки назначается с учетом следующих требований:

принимаем h=120см

Высоту составной балки рационально принимать кратно 100 мм, если для стенки не использовалась универсальная сталь. При выборе высоты балки возможны отступления от

, что приводит к изменению массы балки на 3-5 %.

Для определения наименьшей толщины стенки из условия работы на срез для балок оптимального сечения с

можно воспользоваться формулой:

где

Из условия обеспечения местной устойчивости стенки балки без дополнительного укрепления ее продольными ребрами жесткости необходимо, чтобы выполнялось условие:

Толщина стенки должна быть согласована с имеющимися толщинами проката листовой стали. Принимаем

.

В сварных балках пояса рационально принимать из листов универсальной стали. Размеры горизонтальных поясных листов находят исходя из необходимой несущей способности балки.

Требуемая площадь сечения пояса балки, исходя из условия прочности, может быть определена по приближенной формуле:

Толщина

горизонтального поясного листа принимается с учетом

следующих условий:

принимаем

Ширина поясных листов принимается из условия обеспечения общей устойчивости в пределах:

По конструктивным соображениям:

Окончательно принимаем

Уточняется коэффициент

и выполняется проверка прочности по нормальным напряжениям. =1,07.

Характеристики принятого сечения:

где

Наибольшее нормальное напряжение в балке:

Недонапряжение:

-условие выполняется.

Прогиб составных балок можно не проверять, если принятая высота балки больше минимальной.

С целью экономии стали рационально предусмотреть изменение сечения балки, например за счет изменения ширины пояса. При равномерно

распределенной нагрузке наиболее выгодное по расходу стали место изменения сечения однопролетной сварной балки находится на расстоянии

от опоры. Место изменения сечения не должно совпадать с местом установки балок настила.

По моменту

в указанном сечении определяется необходимый момент сопротивления измененного сечения балки, исходя из прочности сварного стыкового шва, работающего на растяжение: ,

где

- расчетное сопротивление металла стыковых сварных соединений растяжению, сжатию, изгибу по пределу текучести.

Определяем требуемый момент инерции уменьшенного сечения поясов:

Требуемая площадь уменьшенного сечения пояса балки:

Отсюда

, при этом ширина поясов должна отвечать следующим условиям:

Принимаем уменьшенное сечение пояса:

- условие выполняется.

Определяем геометрические характеристики уменьшенного сечения балки:

Проверяем максимальное касательное напряжение в стенке на опоре балки:

,

- условие выполняется,

где

- статический момент полусечения балки.

Проверка совместного действия нормальных и касательных напряжений (приведенных напряжений) производится в месте изменения сечения на уровне поясных швов:

-условие выполняется,

где

При воздействии на верхний пояс балки сосредоточенной нагрузки

необходима проверка местных напряжений в сечениях, не укрепленных поперечными ребрами жесткости: