2.3 Сравнение вариантов и выбор типа балочной клетки.

Балочная клетка нормального типа является более экономичной (149,67 кг/м²) по сравнению с балочной клеткой усложненного типа (156,31 кг/м²), кроме того балочная клетка нормального типа более проста в изготовлении и монтаже, поэтому окончательно принимаем нормальный тип балочной клетки.

3. Проектирование главной балки.

3.1 Определение нагрузок. Компоновка и подбор сечения главной балки.

Нагрузку на главную балку можно считать равномерно распределенной при передаче ее через 6 и более балок настила. Собственный вес главной балки принимается ориентировочно в размере 1-2% от нагрузки на нее. Рассматривается только средняя ячейка балочной клетки.

Погонная нормативная нагрузка на главную балку:

кН/м,

где g^H=ρt_н=78,50,012=0,942 кН/м²,

ρ - плотность материала настила, для стали ρ=78,5 кН/м³

погонная расчетная нагрузка на главную балку:

По расчетной нагрузке вычисляют максимальный изгибающий момент M_max и максимальную поперечную силу Q_max в балке настила как в разрезной однопролетной балке.

кНм;

кН.

Главную балку рассчитывают с учетом развития пластических деформаций. Тогда требуемый момент сопротивления поперечного сечения:

см³,

где Ry=240 МПа для листовой стали класса С255 при толщине проката 10-20 мм.

Устанавливаем высоту главной балки h исходя из трех условий:

1) Наименьшего расхода металла

м

где k - коэффициент, зависящий от конструктивного оформления балки; для сварных балок переменного по длине сечения принимают k=1,15;

t_w - ориентировочная толщина стенки, определяемая по эмпирической формуле:

мм,

где предварительно задаются высота ==1300мм

2) Требуемой жесткости балки

м,

где - величина, обратная предельному относительному прогибу балки.

3) ограниченной строительной высоты конструкции перекрытия

h_стр=1,8 м

h_гб<h_стр-t_н-h_бн=1,8-0,495-0,012=1,293 м

Окончательно принимаем высоту главной балки h=1,2 м. Сопряжение балок - поэтажное.

Затем устанавливаем толщину стенки t_w из двух условий:

1) прочность на срез

где h_w=h-2t_f=1,2-20,02=1,16 м;

R_s=0,58R_y=0,58240=139,2 МПа.

мм

2) местной устойчивости без укрепления продольными ребрами жесткости

мм

Окончательно принимаем t_w=18 мм (согласовано с сортаментом прокатной толстолистовой стали).

Размеры поясных листов определяем исходя из необходимой несущей способности балки.

Требуемый момент инерции сечения балки:

м⁴

Требуемый момент инерции поясных листов:

м⁴

Требуемая площадь сечения одного пояса:

см².

Принимаем листы из широкополосной стали t_f=36 мм (≤3t_w=36 мм)

Ширина пояса балки:

см.

Из условия общей устойчивости балки ширина поясных листов применяется:

см, но не меньше 18 см для возможности применения автоматической сварки.

Из условий равномерного распределения напряжений по ширине растянутого пояса балки не рекомендуется принимать ширину поясов более 30 их толщин.

Предварительно принимаем b_f=45 см.

Наибольшая ширина горизонтальных листов определяется местной устойчивостью сжатого пояса и равномерностью работы по ширине. Так как балка проектируется с учетом развития пластических деформаций, то местная устойчивость будет обеспечена при выполнении условий:

, но не более ,

где b_ef - расчетная ширина свеса сжатого пояса;

6 < 14,65 условие выполняется, окончательно применяем b_f=45 см.

Проверяем прочность балки по нормальным напряжениям. Для этого определяем геометрические характеристики сечения (момент инерции и момент сопротивления):

м³

; С₁=1,09 (по таблице 66)

. Условие выполняется.

Определяют экономичность выбранного варианта

.

Условие выполняется. Принимаем для главной балки:

- h=1,2 м;

- t_w=0,018 м;

- b_f=0,45 м;

- t_f=0,036 м.