2. Расчет и конструирование главной балочной клетки.

2.1 Подбор сечения главной балки.

Рис 2.1. Расчетная вспомогательной балки в сложной схеме

При расчете балочной клетки упрощенного вида можно реакции всех балок преобразовать в распределенную нагрузку и далее найти основные показатели:

Учитывая, что момент сопротивления слишком большой, то делаю составную балку из стали 09Г2.

Подбор основного сечения.

Определяю высоту балки:

Задаюсь толщиной стенки:

Предварительно принимаю толщину стенки равной 16 мм.

Определяю оптимальную высоту балки по расходу стали, учитывая, что коэффициент k для сварных балок переменного сечения равен 1,1.

Далее определяю наименьшую требуемую высоту по второму предельному состоянию – предельным прогибом:

Где:Е – модуль упругости стали и он равен 2,06 х 10⁵ МПа, а – коэффициент надежности по нагрузке.

Высоту балки требуется принимать как можно ближе к оптимальной, но и не менее минимальной. При этом надо еще учитывать 10 мм на острожку кромок. То есть высоту своей балки принимаю в 990 см.

Далее проверяю стенку балки на срез:

Окончательно принимаю толщину стенки в исходя из обеспечения местной устойчивости стенки:

Принимаю толщину стенки балки равной 8 мм.

Нахожу требуемую площадь пояса балки предварительно задаясь высотой балки:

Ширину пояса балки принимаю как:

Принимаю ширину пояса в 200 мм. Тогда толщина пояса:

Принимаю толщину стенки в 46 мм.

Проверяю пояс на обеспечение местной устойчивости:

Принимаю данное сечение и нахожу его геометрические характеристики.

Момент инерции:

Момент сопротивления:

Площадь сечения:

Как и раньше проверяю балку на прочность:

Рис 2.2. Главная балка из составного двутаврового сечения

Не удовлетворяет условию ,увеличиваю

Момент инерции:

Момент сопротивления:

Площадь сечения:

Как и раньше проверяю балку на прочность:

А так же на жесткость:

2.2 Изменение сечения по длине.

В целях экономии стали, в соответствии с эпюрой изгибающих моментов, произведём изменение сечения главной балки за счёт изменения ширины поясов. Оптимальное место изменения сечения поясов однопролётной сварной балки при равномерной нагрузке находится на расстоянии примерно 1/6 пролёта балки от опоры. Сечение балки изменяем на расстоянии от опорым

Расчетная схема

Изменение ширины пояса по длине балки

Изгибающий момент в месте изменения сечения: кНм

Поперечная сила в месте изменения сечения:

Требуемый момент сопротивления изменённого сечения при выполнении стыка полуавтоматической сваркой:

=0,85*24=20,4 кН/см² ;

Найдём требуемый момент инерции сечения:

; =99+4,6=103,6см

h_F1 — расстояние между центрами тяжести полочек

см²

Ширина полки будет равна

; принимаю b_f =180мм

Найдём геометрические характеристики изменённого сечения балки:

Момент инерции сечения:

Момент сопротивления сечения:

Статический момент полусечения:

Произведем проверку принятого сечения:

Нормальные напряжения в сварном шве и месте изменения сечения:

Наибольшие касательные напряжения у нейтральной оси сечения на опоре балки:

Проверяем приведённые напряжения от совместного действия нормальных и касательных напряжений на границе стенки в месте изменения сечения (примыкание балок настила в один уровень):

h_f1=1036 мм, h_w1=990 мм, h_б=1082 мм,

b_f1=180 мм, t_w1=12 мм, t_f1=46 мм.