1.3 Техніко-економічне порівняння варіантів

Витрати металу на квадратний метр плану майданчика:

Для першого варіанту:

Для другого варіанту (ускладнений тип):

Порівнюючи витрати металу, бачимо, що перший варіант (нормальний тип балкової клітки) вигідніший. Його й обираємо для подальших розрахунків.

2. Розрахунок і конструювання головної балки Визначення необхідної висоти головної балки.

Висоту h головної балки визначаємо за трьома умовами:

-найменшої витрати сталі;

- забезпечення необхідної жорсткості балки;

-конструктивних вимог;

Нормативне навантаження на один метр погонний довжини балки:

Розрахункове навантаження на один метр погонний довжини балки:

де коефіцієнти надійності щодо тимчасового та постійного навантажень, приймаємо згідно СНиП 2.01.07-85 “НАГРУЗКИ И ВОЗДЕЙСТВИЯ”.

Максимальний згинальний момент і поперечна сила:

Потрібний момент опору перерізу:

Мінімальна висота балки становить:

для балки прольотом 17 м;

розрахунковий опір листової сталі С245, завтовшки 20…40мм.

Рис.Розрахункова схема головної балки

Оптимальна висота головної балки при гнучкості така:

Приймаємо висоту стінки , а товщину поясів тоді висота балки:

Що перевищує і близьке до .

Підбір перерізу головної балки.

а) визначення товщини стінки: з умов забезпечення міцності на зріз, місцевої стійкості стінки, та з досвіду проектування:

Приймаємо товщину стінки , а товщину поясів орієнтовно

Повна висота балки:

б) Знаходимо потрібну площу поясів:

Приймаємо пояси з листів універсальної сталі 450x32 мм. Площа кожного поясу:

Перевіримо виконання умов:

Умови задовольняються.

Перевіряємо стійкість верхнього(стиснутого) поясу. Гнучкість стінки:

При наявності пластичних деформацій мають задовольнятись умови:

Тобто поличка стійка. Обчислюємо характеристики перерізу балки:

- площа перерізу:

Момент інерції відносно нейтральної осі x-x:

Момент опору перерізу:

Співвідношення

За інтерполяцією коефіцієнт

Перевіряємо міцність балки за нормальними напруженнями:

Недонапруження:

Недонапруження становить 2,5%, що допустимо

Зміна перерізу головної балки.

Зміну ширини виконуємо шляхом зменшення ширини поличок поблизу опор рис. 2.5.

Стикуємо розтягнутий пояс прямими стиковими швами з візуальним контролем якості. Приймаємо ширину зменшеного перерізу пояса значення якого перевищує і відповідає стандартній ширині універсальної сталі за ГОСТ 82-70.

Геометричні характеристики зменшеного перерізу такі:

- площа поясу:

- момент інерції:

- момент опору:

Рис. Схема зміни перерізу

Рис. Перевірка приведених і місцевих

Граничний згинальний момент, який може сприйняти зменшений переріз:

де розрахунковий опір сталі стикових швів розтягові при візуальному контролі якості.

Значення згинального моменту в довільному перерізу: ; прирівнявши значення отримаємо:

Розв’язуючи квадратне рівняння, знаходимо:

Перевірку міцності зміненого перерізу проводимо на відстані 4,0 м від опору. Максимальні розтягуючи напруження у стиковому шві нижнього пояса становлять:

Приймаємо, що стиковий шов виконується електродами Э46 з повним проваром товщини полички і використанням вивідних планок. Приведені напруження в стінці на рівні поясних швів (місцеві напруження відсутні ):

;

де нормальні напруження;

дотичні напруження;

де перерізуюча сила у перерізі з абсцисою x=4,0 м;

статичний момент площі перерізу поясу відносно нейтральної осі;

Перевірку міцності на дію максимальних дотичних напружень проводимо в опорному перерізі:

де статичний момент площі половини перерізу;

Перевірка місцевих напружень у стінці від тиску балок настилу має вигляд:

де місцеве навантаження, викликане балками настилу;

ширина розподілу місцевого тиску;

ширина балки настилу;

Потребує перевірки за зведеними напруженнями міцність стінки зменшеного перерізу на відстані х=2,5м від опори(тобто під другою від опори балкою настилу), де наявні нормальні, дотичні, а також місцеві напруження. У цьому перерізі діє згинальний момент , поперечна сила та місцеве навантаження F. Обчислюємо значення згинального моменту та перерізувальної сили:

Знаходимо нормальні і дотичні напруження на рівні верхньої грані стінки:

Таким чином, міцність зменшеного перерізу головної балки забезпечено.