4. Компоновка сечения гб

4.1 Подбор сечения

В качестве поперечного сечения принято коробчатое составное сечение, обладающее рядом преимуществ: повышенная горизонтальная и крутильная жёсткость, а также хорошая сопротивляемость подвижной динамической нагрузке.

Подбор сечения начинают с определения требуемого момента сопротивления.

где M_x^max - максимальный изгибающий момент относительно оси X;

M_y^max - изгибающий момент, относительно оси Y, взятый для того же сечения, по тому же расчетному сочетанию;

m=0,8 - коэффициент условия работы и точности расчетов;

R_y - расчетное сопротивление стали по пределу текучести, для стали С255-250 МПа.

Определим требуемую площадь поперечного сечения 1 пояса:

Принимаем t_п=14 мм и проверяем сечение пояса на местную устойчивость:

Определим толщину стенки из условий ее работы на срез (действие поперечной силы):

По конструктивным соображениям (коррозионная стойкость) t_w 6 мм, а также из условия ее местной устойчивости:

принимаем t_ст=6 мм.

При известной толщине стенки можно определить оптимальную толщину балки – высота, при которой балка обладает наименьшим расходом металла.

4.2. Проверка принятого сечения

Проверим принятое сечение балки по двум группам предельных состояний:

1. Первая группа: по несущей способности (разрушение);

2. Вторая группа: по деформациям (прогибы, колебания, перемещения).

Предварительно определим геометрические характеристики:

I_x, I_y- моменты инерции;

W_x, W_y- моменты сопротивления;

W_кр- момент сопротивления при кручении;

S_x- статический момент половины сечения балки.

Расчетные формулы:

Расчетное сечение
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
1	65	62,2	63,6	202447	121117	6229	3844	3385	2239
2	103	100,2	101,6	555826	159466	10793	5062	5987	2239
3	160	157,2	158,6	1497760	216991	18772	6889	10701	2239
4	160	157,2	158,6	1497760	216991	18772	6889	10701	2239
5	160	157,2	158,6	1497760	216991	18772	6889	10701	2239
6	160	157,2	158,6	1497760	216991	18772	6889	10701	2239

Проверка прочности

Балка воспринимает нормальные и касательные напряжения, которые изменяются как по длине, так и по высоте:

-нормальные напряжения

- касательные напряжения

Определим нормальные и касательные напряжения в расчетных сечениях и сравним их с предельно допустимыми:

Кроме того, опорное сечение балки должно быть проверено с учетом крутящего момента:

Пример: Сочетание А, 3-е сечение:

Сочетание Б, 3-е сечение:

Результаты представлены в таблице:

Сочетание	N сечения	Нормальные напряжения, МПа			Касательные напряжения, МПа
				≤ 200			≤116
1	2	3	4	5	6	7	8
А	1	0	0	0	55	2,2	57,2
	2	68,2	16,4	84,6	32		32
	3	83,5	19,5	103	16,9		16,9
	4	115	26,9	141,9	13,7		13,7
	5	133,8	31,3	165,1	10,4		10,4
	6	140	32,6	172,6	7,2		7,2
1	2	3	4	5	6	7	8
Б	1	0	126	126	41,8	2,2	44
	2	52,1	88,9	141	24,4		24,4
	3	63,3	57,8	121,1	12,4		12,4
	4	87,4	50,2	137,6	9,8		9,8
	5	102,2	42,7	144,9	7,2		7,2
	6	107,7	35,2	142,9	4,6		6,8

где - изгибающий момент в середине пролета балки от действия подвижных нормативных нагрузок;

- модуль упругости стали