Расчет и конструирование главных балок

3. Расчет и конструирование главных балок.

 

3.1 Подбор сечения балки.

 

Определение величины сил, которыми загружается главная балка:

 кН

Определение величины опорных реакций и внутренних усилий в главной балке:

 кН

- коэффициент, учитывающий собственный вес главной балки, принимаем .

кНм;

 кНм;

 кНм;

кН;

 кН;

 кН;

Определяем требуемый момент сопротивления сечения главной балки из расчета в упругой стадии работы материала:

см³

 

Где:

 - максимальный изгибающий момент по длине главной балки;

кН/см² - расчетное сопротивление стали главной балки.

Высота сечения главной балки из условия минимального расхода материала:

см.

Поскольку для курсовой работы сталь с большим модулем не предусмотрена, увязываясь с сортаментом листовой стали окончательно принимаем см. В соответствии с рекомендуемой гибкостью стенки , ее толщина определяется как

см.

Окончательно принимаем см.

Проверим прочность стенки при ее работе на срез под действием максимальной поперечной силы:

смсм.

Прочность обеспечена.

Где:

кН - максимальная поперечная сила в сечениях главной балки;

см – высота балки;

кН/см² – расчетное сопротивление стали срезу.

Площадь поперечного сечения отдельного пояса балки

см².

Задаваясь шириной пояса:

см

находим его толщину:

см.

Увязываясь с сортаментом листовой стали, окончательно принимаем

см, см.

смсм

Проверяем скомпонованное сечение в соответствии с требованиями:

1. мммм;

2. мммм;

3. мммм.

Конструктивные требования выполнены.

4. .

Условие свариваемости выполнены.

5. мм.

Условие равномерного распределения напряжений по ширине пояса выполнено.

6.

Условие обеспечения местной устойчивости пояса выполнено.

Определяем геометрические характеристики скомпонованного сечения:

- момент инерции

см⁴

- момент сопротивления

см³

- статический момент полки балки относительно нейтральной оси X – X

см³

- статический момент половины сечения относительно нейтральной оси X – X

см³.

Проверим прочность балки на срез при действий максимальных касательных напряжений

 кН/см²

Таким образом, недонапряжения не превышают допустимого уровня.

Проверим прочность балки на срез при действии максимальных касательных напряжений

кН/см²кН/см²

Прочность обеспечена.

При принятой расчетной схеме конструкций главной балки относительный прогиб определяется по формуле:

Где  предельно-допустимое значение относительно прогиба главной балки,

 

3.2 Выбор сопряжения главных балок с балками настила.

 

Принимаем сопряжение главных балок с балками настила в одном уровне.

 

3.3  Проверка общей устойчивости балки

 

Проверка общей устойчивости балки не выполняется.

3.4  Проверка местной устойчивости элементов главной балки

 

Местная устойчивость сжатого пояса обеспечена при компоновке сечения балки . .

Местная устойчивость стенки

Местная устойчивость стенки составной балки может обеспечиваться ее толщиной, однако подобное решение приводит к значительному перерасходу стали при сечениях большой высоты. Более рациональным считается усиление стенки составной балки ребрами жесткости, устанавливаемыми в местах расположения балок настила.

Часть стенки, ограниченная поясами и ребрами жесткости, называется «отсеком». Длина отсека ограничивается в зависимости от величины гибкости балки.

при

см при

Ребра жесткости, усиливающие стенку балки, могут быть одно- и двухсторонними. Т.к. мы приняли сопряжение главных балок с балками настила в одном уровне, мы выбираем двусторонние ребра жесткости.

Определим ширину ребер из условия

см.

Округляясь до 0,5см, принимаем см.

Толщина ребер жесткости зависти от их ширины и определяется из условия

см

Окончательно, увязываясь с сортаментом листовой стали, принимаем см, см.

Определим средние значения изгибающих моментов и поперечных сил в пределах каждого отсека

кН;

кН;

кН;

кНм;

Нормальные расчетные сжимающие напряжения на уровне поясных швов при симметричном сечении балки и средние касательные напряжения определяются по формулам

; .

кН/см²;

кН/см²;

кН/см²;

 кН/см²;

 кН/см²;

 кН/см²;

Критические напряжения, по достижении которых стенка теряет устойчивость

;

кН/см².

.

Где

-коэффициент, принимаемый для сварных балок в зависимости от коэффициента

Т.к. мы приняли сопряжение в одном уровне, т.е. плиты опираются на балку непрерывно  принимаем ;

- отношение большей стороны рассматриваемого отсека к меньшей;

; .

 - условная гибкость стенки на меньшей стороне рассматриваемого отсека;

 - меньшая из сторон рассматриваемого отсека.

; .

кН/см²; кН/см².

Проверка местной устойчивости каждого отсека стенки выполняется по формуле

Где  - коэффициент условий работы равный 1.

допускается использование односторонних поясных швов.

1^й отсек:

 

.

Местная устойчивость обеспечена, допускается использование односторонних поясных швов.

2^й отсек:

 

Местная устойчивость обеспечена, допускается использование односторонних поясных швов.

3^й отсек:

 

Местная устойчивость обеспечена, допускается использование односторонних поясных швов