2.1.4 Определение размеров поясов главной балки

Вычисляем требуемый момент инерции сечения:

Момент инерции стенки:

Требуемый момент инерции поясов:

Требуемая площадь одной полки:

где h₀ = h – t_f = 173 см – расстояние между центрами тяжести поясов.

Принимаем в соответствии с сортаментом поясной лист сечением 360х30 мм. Площадь пояса А_f = 108 см² > A_{f тр} = 105,2 см². Проверяем местную устойчивость пояса в соответствии с таблицей 30 [1]. Для сечений с неокаймленным поясом при учете развития пластических деформаций:

где b_ef – свес пояса:

Условие выполняется. Определяем значение:

Условие выполняется. Таким образом, местная устойчивость пояса обеспечена.

Определяем геометрические характеристики сечения (рисунок 6):

Определяем соотношение площади пояса к площади стенки:

и по таблице 66 [1] для двутаврового сечения принимаем с₁ = 1,12. Нормальные напряжения в балке:

Прочность обеспечена. Недонапряжение составляет:

.

Недонапряжение менее 5%, что свидетельствует о рационально подобранном сечении.

Проверку жесткости балки проводить не требуется, так как принятая высота h = 176 см больше минимальной h_min = 90,4 см.

2.1.5 Проверка местной устойчивости стенки

в зоне развития пластических деформаций

В соответствии с п. 7.5 [1] необходимо проверить устойчивость стенки в зоне развития пластических деформаций. Должно выполняться условие:

где коэффициент  определяется по формуле:

где

Условие не выполняется. Увеличиваем размеры пояса в середине пролета до b_f × t_f = 420×30 мм. Тогда:

Условие выполняется. Проверяем местную устойчивость сжатого пояса при его ширине 420 мм:

.

Условие выполняется, следовательно, местная устойчивость пояса обеспечена. Определяем значение:

Условие выполняется. Оставляем сечение пояса в середине пролета b_f × t_f = 420×30 мм.

2.1.6 Изменение сечения главной балки

Так как сечение составной балки подобрано по максимальному моменту, то в местах снижения моментов у опор сечение можно уменьшить. Изменение сечения балки рационально проводить при пролетах не менее 10 м, при этом, как правило, изменяют ширину поясов.

При равномерно распределенной нагрузке для составных балок место изменения сечения принимают на расстоянии примерно 1/6·l от опоры (рисунок 8).

Рисунок 8 – Изменение сечения главной балки

Определяем место изменения сечения:

Расчетные усилия в месте изменения сечения вычисляем по формулам:

Подбираем сечение исходя из прочности стыкового шва на растяжение при отсутствии физического контроля качества шва, при этом расчетное сопротивление шва равно R_wy = 0,85R_y. Требуемый момент сопротивления сечения:

Требуемый момент инерции сечения:

Требуемый момент инерции поясов:

Требуемая площадь пояса:

Требуемая ширина пояса при его толщине t_f = 3 см составляет:

По сортаменту на универсальную листовую сталь принимаем b_f1 = 24 см. Проверяем условия:

Проверяем местную устойчивость пояса в зоне упругих деформаций по формуле:

Местная устойчивость пояса обеспечена. Определяем геометрические характеристики сечения (рисунок 9):

Рисунок 9 –

Уменьшенное

сечение главной балки

Нормальные напряжения в стыковом шве равны:

Недонапряжение:

Прочность сечения обеспечена, недонапряжение не намного превышает 5%, что допустимо.