Расчет и конструирование главной балки балочной площадки.

Компоновка поперечного сечения балки.

Рисунок 6. Расчетная схема главной балки.

Нормативная нагрузка на главную балку с учетом собственного веса балки:

Расчетная нагрузка на балку

Подбор сечения главной балки

Сечение главной балки принимаю составным в виде сварного двутавра из трёх листов. Из таблицы 50^* /2/ принимаю сталь для второй группы конструкций класса С345 ГОСТ 27772-88, из таблицы 51^* /2/ находим R_y=24 кН/см².

Требуемый момент сопротивления

Назначаю высоту поперечного сечения главной балки исходя из следующих условий:

Окончательно принимаю высоту сечения балки h=2,0 м. Принимаю первоначально .

Толщину стенки главной балки определяю исходя из следующих условий:

1) Из условия работы стенки на срез в опорной зоне

2)Из условия отсутствия продольных ребер жесткости

Принимаю t_w=14 мм.

Предварительно принимаю толщину полок:

Тогда высота балки:

Требуемый момент инерции поперечного сечения балки:

Из условия устойчивости положения балки в процессе транспортировки и монтажа, а также из условия выполнения поясных сварных швов автоматом, ширина полки должна удовлетворят неравенству:

С учетом сортамента принимаю b_f_,0=40 см.

Корректирую толщину полок балки:

Из условия обеспечения местной устойчивости сжатой полки:

;

Из условия опережения потери устойчивости стенки по отношению к полке

; ; .

Из условия обеспечения местной устойчивости стенки главной балки в зоне развития пластических деформаций:

Приведённая гибкость стенки:

;

Рисунок 7 – Принятое сечение главной балки

Определяю фактические геометрические характеристики сечения балки

По приложению 5 /1/ уточняю коэффициент с=1,13.

Напряжения в сечении с учетом развития пластических деформаций:

Прочность балки по нормальным напряжениям обеспечена с недонапряжением 7,26%.

Проверка общей устойчивости балки

Рисунок 8 – Изменение сечения главной балки по длине

Соединение поясов в зоне изменения сечения выполняем стыковым сварным швом с выводом на планки с физическим контролем качества сварного шва.

Расчетное сопротивление стыкового шва R_wy=R_y=23кН/см². Максимальный изгибающий момент, который может быть воспринят уменьшенным сечением балки в зоне сварного шва:

; .

=1892890,324 см⁴

Изгибающий момент в произвольном сечении на расстоянии Х от опоры

; Расстояние до места изменения сечения балки определяем из уравнения:

;

Принимаю ,

Проверка общей устойчивости главной балки

Предварительно определяю необходимость проверки общей устойчивости в двух сечениях главной балки: в середине пролёта и на опоре.

В середине пролёта балки рассчитанной с учетом ограниченного развития пластических деформаций, общую устойчивость проверять не требуется при выполнении следующего условия:

Наибольшее значение , при котором не требуется расчет на устойчивость, определяется по формуле 37 /2/.

На опоре должно выполниться условие:

Наибольшее значение , при котором не требуется расчет на устойчивость, определяется по формуле 37 /2/ .

Проверка прочности принятого сечения балки по касательным и приведенным напряжениям.

Для выполнения проверки прочности стенки по приведенным напряжениям выполняю расстановку ребер жесткости. Длина зоны использования пластических деформаций главной балки.

Внутри этой области ребра жесткости ставятся под каждой балкой, то есть локальная нагрузка исключается. Так как под ближайшей к месту изменения сечения балкой настила есть ребро жесткости, проверку прочности стенки выполняю без учета действия локальных напряжений.