2. Расчет и конструирование главной балки

2.1.Подбор сечения балки

Подбираем сечение главной балки балочной клетки с ячейкой при следующих данных.

Постоянная нормативная нагрузка ;

Заданная временная нагрузка ;

Сталь принята для района строительства II5 ( ) марки С255 с расчетными сопротивлениями при толщине листового проката не более 20 мм:

;

;

.

Расчетную схему принимаем в виде однопролетной балки с шарнирным опиранием и равномерно распределенной нагрузкой, пролет балки - (рис.2)

а)

б)

в)

г)

Рис.2 а)конструктивная схема; б)расчетная схема; в)основное сечение; г)уменьшенное сечение.

1.Сбор нагрузки на балку:

-нормативная погонная:

-погонная расчётная нагрузка:

2.Максимальные усилия:

По принятой расчетной схеме изгибающий момент в середине пролета равен

Поперечная сила в опорном сечении

3.Требуемый момент сопротивления сечения:

4.Высота балки:

-оптимальная высота балки по условию минимума её массы , где

при переменном сечении балки

-минимальная высота по условию жесткости ,

где n₀=250 – норма прогиба главной балки.

Высоту балки принимаем по .Согласно ГОСТ (табл.П.7,8) ближайший размер ширины стандартного листа 1500 мм, его и принимаем за высоту стенки .

5.Толщина стенки балки:

-из условия среза стенки в опорном сечении

-из условия принятой гибкости стенки

В соответствии с ГОСТ (табл. П.7,8) принимаем толщину стенки t_w=10мм.

Сечение стенки h_w*t_w=1500*10мм

При этом условие

выполняется для расчета балки по упругой стадии.

6.Сечение поясов балки

По таблице П.7 принимаем ,

Принятые размеры сечения следует сразу проверить по условию устойчивости сжатого пояса:

Условие выполняется, тогда окончательно сечение стенки и поясов принимаем: стенка , пояса (рис.2 в)

7. Проверка прочности подобранного сечения

Условие прочности основного сечения выполняется.

2.2.Подбор уменьшенного сечения балки

1.Место изменения сечения

Задаем в пределах рекомендуемых значений местом изменения сечения, принимая расстояние от опоры

Момент и поперечная сила в месте изменения сечения:

.

2. Требуемые момент сопротивления и момент инерции изменённого сечения определяем, принимая расчётное сопротивление стыкового шва

3. Требуемая ширина пояса измененного сечения

.

По табл. П.7 принимаем .

Окончательно измененное сечение балки: стенка , пояса (рис.2 г).

4. Геометрические характеристики измененного сечения

5. Проверка прочности на совместное действие и по приведенным напряжениям в месте изменения сечения

Нормальные и касательные напряжения в стенке на уровне поясных швов:

где

Условие прочности выполняется.

6. Проверка прочности измененного сечения по касательным напряжениям в опорном сечении

где - статический момент полусечения:

Прочность обеспечена