Подбор сечения составной сварной балки

Рис.3. Главная балка

Главную балку следует принимать с изменением сечения по длине. Расчет ее выполняется без учета развития пластических деформаций (предполагается, что стенка балки может быть не укреплена ребрами жесткости в местах приложения сосредоточенной нагрузки от балок настила [2] п.5.21). Подбор сечения начинается с определения требуемого момента сопротивления по формуле: см3 Затем определяется высота балки. Из условия наименьшего расхода стали определяется оптимальная высота балки

см

где  конструктивный коэффициент, который равен 1,15 для сварных балок переменного по длине сечения; толщина стенки, которой предварительно задаются

 где мм

Задаемся толщиной стенки 12 мм.

Из условия обеспечения жесткости определяется минимальная высота балки по формуле:

см

Высоту балки рекомендуется назначать близкой к , но не меньше , определенной из условий жесткости. Она должна быть кратной 100 мм, исходя из ширины листов по сортаменту на прокатную листовую сталь. Поэтому высоту балки примем h = 140см.

Затем окончательно установим толщину стенки из условий:

1) из условия определения рациональной толщины стенки по формуле

мм.

2) из условия работы стенки на срез

см

3) из условия местной устойчивости без постановки продольных ребер жесткости:

см

4) минимальная толщина стенки 8 мм (очень редко 6 мм). Толщина стенки должна быть также согласована c имеющимися толщинами прокатной листовой стали по сортаменту. Толщину стенки балки рекомендуется назначать близкой к рациональной, учитывая все требования.

Принимаем толщину стенки t_w = 12мм.

Размеры горизонтальных поясных листов находят из условия необходимой несущей способности балки. Определяют требуемый момент инерции балки:

см⁴

момент инерции стенки

см⁴

h_w=h-2t_f=140-2×3=134см

Момент инерции приходящийся на поясные листы:

см⁴

Находим требуемую площадь поперечного сечения поясного листа по формуле:

см²

где h_z = 140-3=137см.

По требуемой площади поперечного сечения поясов балки назначаем их размеры в соответствии с сортаментом на прокатную листовую сталь ГОСТ 103-76*, учитывая следующие требования:

1) местной устойчивости отношение ширины свеса сжатого пояса см к толщине t_f=3см не должно быть больше

 5,63см см.

2) для снижения остаточных сварочных напряжений толщину поясов балки рекомендуется назначать не более 2-3 толщины стенки;

3) из условия обеспечения общей устойчивости балки ширину поясов назначают в пределах от 1/6 до 1/3 высоты балки;

4) по конструктивным соображениям ширину балки не следует принимать меньше 180 мм или h/10.

Подобранное сечение необходимо проверить на прочность. Для этого находят фактический момент инерции балки:

см⁴

момент сопротивления

см³

Проверка прочности в среднем сечении балки выполняется по формуле:

кг/см²  кг/см²

Условие выполняется. Принимаем пояс из универсальной стали размером 350х30мм - b=350мм; t_f=30мм