Конструирование элементов балочной клетки (стр. 3 из 6)

= 51,4 /2=25,7 см

Принимаем b_f= 26 см, в соответствии с условиями: 18 см <b_f< 30t_f=60 см.

Проверяем местную устойчивость пояса , при h_ef=h₀ =108 см:

b_ef/t_f < 0,11h_ef/t_w , где h_ef = h₀

, где см;

- устойчивость сжатого пояса обеспечена.

Окончательно принимаем пояса балки сечением 26 ´2 см, размеры стенки – 106 ´ 1,2 см.

Для подобранного сечения главной балки вычисляем геометрические характеристики:

Момент инерции относительно оси х-х:

= 119102+303264=422366 см⁴.

Момент сопротивления сечения балки относительно оси х-х:

7680 см³

Принятое сечение главной балки проверяем на прочность по нормальным напряжениям. Значение с_х определяем в зависимости от отношения

= =0,4088 путем интерполяции с_х=1,1455

23 кН/см² ≤ 23 - прочность балки обеспечена.

Жёсткость главной балки не проверяем, так как принятая высота сечения:

h=110 см >h_min=105,107см, что гарантирует прогиб в пределах норм.

4.4 Изменение сечения главной балки по длине

Место изменения сечения главной балки находится на расстоянии

х=(1/6)∙l_ГБ =(1/6)·12=2 м=200см.

Определяем внутренние расчетные усилия в месте изменения сечения:

, где х=(1/6)∙ .

М₁= (

∙200∙(1200-200))/2=107275,5 кН∙см;

= ∙(1200/2-200)=429,102кН

Определяем требуемые геометрические характеристики уменьшенного сечения:

,

где R_wy - расчетное сопротивление сварного стыкового шва растяжению, R_wy=0,85R_y .

=5487,24 см³;

= =301798 см⁴.

Вычисляем ширину уменьшенного пояса, учитывая рекомендации:

b_f1 > 1/10h; b_f1 > 1/2b_f ; b_f1 > 18 см.

b_f1 > 1 / 10∙110=11см; b_f1 > 1/2∙26=13 см; b_f1 > 18 см.

Требуемый момент инерции уменьшенных поясов:

=301798-119102=182696 см⁴.

Требуемая площадь сечения уменьшенных поясов:

= =31,326 см².

Ширина уменьшенного пояса:

= =15,66 см. Принимаем 18 см.

Окончательные размеры уменьшенного сечения:

h=110 см, h_w=106 см, t_w=1,2см, b_f1=18 см, t_f=2 см.

Уточняем значение площади сечения пояса:

A_f1 =18∙2= 36 см².

Вычисляем геометрические характеристики уменьшенного сечения

= =329054 см⁴;

= =5982,8 см³.

Проверяем прочность сварного стыкового шва в месте изменения сечения.

= =17,93 кН/см² < 0,85∙23=19,55 кН/см².

Проверяем прочность балки в месте изменения сечения по приведенным напряжениям от совместного действия М₁ и Q₁ , предварительно определив

, и S_f1:

= =17,279 кН/см²;

= =1944 см³;

= =2,1126 кН/см²;

где

- нормальные напряжения в уровне поясных швов, - касательные напряжения в уровне поясных швов, S_f1- статический момент уменьшенного пояса.

,

Прочность балки в месте изменения сечения обеспечена.

4.4.1 Проверка прочности по касательным напряжениям на опоре

Вычисляем статический момент полусечения балки на опоре:

S₁ =(b_f1t_f)

+( ) = (18 ) + =3114,42 см³.

Проверка прочности по касательным напряжениям:

= =3,198 кН/см² < 0,58·23∙1=13,34 кН/см².

Прочность балки на опоре обеспечена.

4.5 Расчет поясных швов

Сдвигающую силу, приходящуюся на 1 см длины шва определяем:

= =3,99 кН/см.

Принимаем электроды Э46,

R_wf=20кН/см² –расчётное сопротивление срезу по металлу шва,

,

R_wz=0,45·36=16,2 кН/см² – расчетное сопротивление срезу по металлу границы сплавления,

, γ_wf=γ_wz=γ_c=1

Для определения опасного сечения углового шва сравниваем произведения:

= =22 кН/см² - по металлу шва;

=1,15·16,2·1=18,63 кН/см² - по металлу границы сплавления.

18,63 кН/см² < 22 кН/см².

Опасное сечение проходит по металлу границы сплавления, проверку необходимо выполнять по:

,

где n - число швов, n=2 при двустороннем поясном шве.

Задаемся минимальным катетом исходя из толщины свариваемых элементов - k_f = 6 мм, и проверяем прочность сварного шва:

3,99 < 2·1,15·0,6·16,2·1=22,356 - прочность шва обеспечена при катете шва k_f = 6 мм.

4.6 Проверка общей устойчивости главной балки

Для рабочих площадок промышленных зданий чаще всего используются пониженное сопряжение балок или сопряжение в одном уровне, при которых передача нагрузки на главные балки происходит не только через другие балки, но и непосредственно через настил, непрерывно опирающийся на верхний сжатый поиск балки и удерживающий балку от потери устойчивости. Таким образом, проверки общей устойчивости балки не требуется, что соответствует требованиям норм п.5.16 [4].