4. Проектирование составной сварной балки

Сбор нагрузки на главную балку Таблица 11

Вид нагрузки	qH, кН/	γf	q, кН/
Металлоцементный раствор- 30мм	0,75	1,3	0,975
Гидроизоляция (2 слоя рубероида на мастике)	0,15	1,3	0,13
Теплоизоляция шлакобетоном	0,48	1,3	0,624
Полезная нагрузка	24	1,05	25,2
Стальной настил t=9 мм	0,707	1,05	0,742
Балки настила №22	0.32	1.05	0.336
Вспомогательные балки, №45	0.157	1.05	0.165
Итого	24,825		26,22

4.1. Подбор сечения главной балки.

Сталь С245,R_y=240 мПа

Сечение составной сварной балки состоит из трех листов: вертикального - стенки и двух горизонтальных - полок .

Максимальный расчетный изгибающий момент и максимальная перерезывающая сила определяем с учётом собственного веса главной балки, умножением расчетным значений на коэффициент =1,05 .

;

М_расч=R_a(2.125+4.25)-4.25F_вб=6869-2289=4579.38 кНм;

М_max=1,05·4579,38=4808,35 кНм;

Q_расч= R_a =1077.5 кН;

Q_max=1,05·1077.5=1131,38 кН;

Найдём требуемый момент сопротивления по формуле:

;

где _с =1,1

рис.15

Определим минимально допустимую высоту балки

Определим оптимальную высоту балки, соответствующую наименьшему расходу стали:

;

k=1,2;

;

- вычисляется по эмпирической формуле:

Принимаем высоту главной балки .

Из условия среза определяем минимальную толщину стенки (без учёта работы поясов)

учитывая рекомендуемые соотношения h_б/t_ст ,принимаем толщину стенки 10 см

Уточним значение h_опт

Исходя из условия 155,38<h<161,95, а также согласуя с размерами прокатной листовой стали, принимаем h_б=160 см.

Чтобы обеспечить местную устойчивость стенки без укрепления продольными рёбрами жёсткости необходимо чтобы , т.е. должно выполняться условие:

;

0,993<1.0 => не требуется укрепление стенки дополнительными ребрами.

Подбор сечения поясов

Требуемый момент инерции сечения

Момент инерции стенки:

Требуемый момент инерции полок: рис 16

J_{f тр} = J_тр - J_W ;

J_{f тр} =1457076-316368=1140708см⁴;

Т.к должны выполняться условия: 280<b<700 и 24<t_f<36, то принимаем ширину полки b_f=400 мм, а t_f=30 мм.

Требуемая площадь сечения полки:

Т.к должны выполнятся условия 320<b<800мм и 20<t_f<30мм,то принимаем ширину полки b_f=50см, а толщину полки t_f=2см.

Уточним площадь сечения полки:

A_f= b_f t_f=50·2=100 см².

Для обеспечения устойчивости сжатого пояса балки необходимо выполнение условия:

b_ef=(b_f-t_w)/2=(500-10)/2=245мм;

12,25<14,6 => устойчивость сжатого пояса обеспечена

Выбираем листовой прокат для поясов 20х000х17000, для стенки 10х1560х17000.