Конструирование и расчет опорной части главной балки

Опорная часть главной балки показана в прил.12.

Опорное ребро привариваем к торцу балки в пределах стенки с выпуском а₁ за нижнюю полку, для передачи нагрузки через строганный торец.  

Толщину принимаем конструктивно t_р = 2см. 

Нагрузка Q_max передается через торец, размеры которого определяем по его напряженному состоянию. При а₁ > 1,5t_р– расчет ведется по условию сжатия по R_y. Определяем требуемую ширину ребра

где  (табл.51 [2]).

t_р = 240 мм.

 Выступающая вниз часть опорного ребраа = 20 мм < 1,5 •t_о.р. = 30 мм.

Устойчивость опорной части балки изображена в прил.13.

В расчетное сечение стойки следует включать ребро и полосу стенки шириной

Находим геометрические характеристики сечения стойки:

– площадь сечения ,    

;

– момент инерции сечения относительно оси «у»:

;

– радиус инерции сечения относительно оси «у»

.

Гибкость стойки в плоскости перпендикулярной оси «у»:

λ_y= h_ω/i_y = 154/5,86 = 26,3.

Коэффициент продольного изгиба зависит от расчетного сопротивления  и гибкости стойки λ_y.

Проверяем устойчивость:

, что больше , что недопустимо. 

Принимаем новое сечение –300х20. Производим проверку устойчивости в той же последовательности:

;

;

;

λ_y= h_ω/i_y = 154/7,54 = 20,42.

Проверка устойчивости стойки:

Устойчивость стенки обеспечена. Принимаем опорное ребро из листа широкополосной универсальной стали сечением –300х20.

Конструирование и расчет узла изменения сечения

Принимаем по одному изменению сечения поясов с двух сторон от середины пролета балки. При равномерной нагрузке наиболее выгодно изменение сечения на расстоянии 1/6 пролета от опор

Схема изменения сечения балки изображена в прил. 14.

При применении прямого стыка в растянутом поясе без физических способов контроля качества шва расчетное сопротивление сварных соединений при растяжении принимается пониженным: R_wy = 0,85R_y; в рассматриваемом случаеR_wy = 0,85∙24=20,4 кН/см².

Определяем привязку измененных сечений: x = L/6 = 16/6 = 2.67 м. Примем x = 2.7 м.

Расчетный момент M_х и перерезывающая силы Q_х на расстоянии x = l/6 от опоры определяется по формулам:

– момент сопротивления измененного сечения, исходя из прочности сварного стыкового шва, работающего на растяжение:

– момент инерции измененного сечения:

– момент инерции пояса:

– площадь пояса:

– ширину пояса:

По конструктивным требованиям ширина пояса должна отвечать условиям:

Принимаем пояса из универсальной стали по ГОСТ 82–70 сечением –340x30 мм.

Проверка прочности измененного сечения

В рассматриваемом сечении действует местная нагрузка F_b.Поэтому проверка прочности стенки выполняется с учетом локальных напряжений σ_loc по формуле:

Распределение напряжений в месте изменения сечения балк показано в прил. 15.

Вычисляем нормальные напряжения:

где:  – момент инерции уменьшенного сечения относительно оси «Х», определяемый по формуле:

Вычисляем нормальные напряжения:

Определяем касательные напряжения:

где:  – статический момент уменьшенного пояса относительно оси «Х», определяемый по формуле:

Вычисляем касательные напряжения:

Выполняем проверку прочности стенки:

что меньше , следовательно, прочность уменьшенного сечения обеспечена.