Конструирование и основные проверки сечения главной балки

Балку проектируем на сварное двутавровое сечение из стали С255 по ГОСТ 27772-88 с расчетным сопротивлением кН/см² при толщине листа t=20-40 мм (пояса) и кН/см² при t=10-20 мм (стенка) по таблице 51 СНиП [1];

кН/см² при t=10-20 мм по таблице 1 СНиП [1];

R_un=37 кН/см² и R_p=R_u=36 кН/см² при t=10-20 мм по таблице 1 и 51 СНиП [1];

Требуемый момент сопротивления сечения балки по условию прочности при изгибе при действии момента определяется

см³;

где кН/см² для поясных листов.

Требуемый момент инерции сечения по условиям жесткости, определяемый величиной предельно допустимого прогиба балки см при 0,7·v_n (таблица 19 п.2д СНиП [3]), из формулы

см;

см⁴,

(нагрузка в кН/см длины балки).

Принимаем предельную, по требованиям местной устойчивости стенки условную её гибкость и определяем соответствующую ей отношение

Для определения направления оптимизации сечения – по условиям прочности и жесткости, вычисляем минимальные необходимые площади сечения балки:

- по условиям прочности

, см²;

- по условиям жесткости

, см²;

Поскольку далее конструирование сечения ведем

по условиям прочности.

, см;

по условиям жесткости

см;

Принимаем высоту стенки , см.

Определяем толщину стенки

см,

Принимаем см.

Требуемая площадь сечения одного поясного листа определяется

- по условию прочности

, см²;

- по условию жесткости

, см²;

Ширину и толщину поясных листов принимаем из условия

см²;

см;

мм, из условия выполнения поясных швов автоматической сваркой;

мм, для равномерного распределения напряжений в поясе.

см для снижения сварочных напряжений в поясных швах;

для обеспечения местной устойчивости сжатого пояса (п.7.24 [1]).

Соответственно этому принимаем

; ; ; <29,9

Для принятого сечения балки вычисляем геометрические характеристики.

Состав сечения:

стенка – 1800х14/ГОСТ 19903-74*;

пояса-450х30/ГОСТ 82-70

Рисунок 5 - Поперечное сечение главной балки.

Момент инерции сечения:

Момент сопротивления:

больше на 2,2% < 5%.

Статический момент полусечения:

Статический момент пояса относительно оси х-х:

Показатель экономичности при конструировании сечения по условиям прочности:

Принятое сечение главной балки проверяем:

а) на прочность в середине пролета при действии кНсм;

кНсм<R_y·W_x·λ_c=29532,3·23·1=6792,4·10² кНсм

(Запас прочности 2,1 %)

б) на прочность при действии кН на опорах

в) на жесткость по второй группе предельных состояний

Сечение экономично и удовлетворяет требованиям прочности и жесткости.

Проверку общей устойчивости балки не делаем, т.к. она раскреплена в пролете второстепенными балками и настилом.

Прочность балки обеспечена.

Размещение ребер жесткости и проверка стенки балки на местную устойчивость

Проверка устойчивости стенки

Проверяем необходимость постановки ребер жесткости.

Условная гибкость стенки определяется по формуле:

где .

По п.7.10 [1] при условной гибкости необходима установка поперечных ребер жесткости.

Согласно п. 7.1 [1] стенку балки укрепляем поперечными односторонними ребрами с шириной ребра

и толщиной

Принимаем t_s=10 мм

Ребра размещаем с шагом, равным удвоенному шагу второстепенных балок 2*a_fb=2*100=200 см, что не превышает .

Рисунок 6 – Размещение ребер жесткости

Усилия в сече ниях 1-1 и 2-2 составляют:

кН;

кНсм;

кНсм;

кН;

кН.

Определяем среднее значение момента в расчетном отсеке:

кНсм.

Определяем среднее значение поперечной силы в расчетном отсеке:

кН.

Определяем соответствующие им усредненные расчетные напряжения в стенке на рассмотренном участке:

;

.

Определяем величину локальных напряжений

.

Рисунок 7 - Распределение нагрузки

где - условная длина распределения нагрузки по длине балки;

;

кН – поперечная сила на опоре второстепенной балки

Определяем значение , и :

,

где - коэффициент, определяется по таблице 21 [1], ;

где ;

по таблице 22[1]

,

где - коэффициент, определяется по таблице 23 [1], , , при ;

;

,

где ,

- отношение большей стороны отсека к меньшей, .

Согласно п.7.6* [1] расчет на устойчивость стенок балок, укрепленных только поперечными ребрами жесткости, при наличие местного напряжения , следует выполнять по формуле 79 [1].

Принятое расстояние между ребрами жесткости обеспечивает устойчивость.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: