3.2 Статический расчёт и подбор сечения главной балки
Статический расчёт балки производим по схеме Рисунка 6.
Рис.6. Расчётная схема главной балки.
Расчетный изгибающий момент
;
Главную балку рассчитываем на прочность при работе в упругопластической стадии.
Находим
требуемый момент сопротивления:
.
С1 – коэффициент учета работы балки, зависящий от формы сечения и соотношения площадей (полок и стенок) в сечении, в первом приближении принимается 1,1…1,12
-расчетное
сопротивление стали С255 при изгибе
=
240∙
кн/
.(СП
16.13330.2011, приложение В, табл.В5)
γс – коэффициент условий работы балки настила, γс = 1.( СП 16.13330.2011, табл.1)
Определим ориентировочную высоту сечения балки:
;
примем 2.4 м.
Зададимся толщиной стенки в первом приближении
По 1 группе предельных состояний оптимальная высота главной балки
где
k
– коэффициент, зависящий от конструктивного
оформления балки, для сварных балок
Для 2 группы предельных состояний минимальная высота главной балки составит:
Окончательно принимаем высоту главной балки h = 240cм.
Толщина стенки для восприятия касательных напряженй:
где
-
расчетное сопротивление стенки на
срез.
Толщина
полки
,
принимаем tf
= 30 мм.
Высота
стенки
Окончательно
принимаем
.
Требуемый момент инерции двутавра:
С другой стороны
Ширина полки:
Принимаем
0.72м
0.615
Определяем
коэффициент
для расчета элементов конструкций на
прочность с учетом развития пластических
деформаций при изгибе интерполяцией
(СП 16.13330.2011 Приложение Е Табл.Е1)
=1.1085
Определяем окончательные геометрические характеристики
Рис. 8. Сечение главной балки
Проверяем прочность балки от действия нормальных напряжений с новыми данными:
Проверка локальных напряжений:
,
где
lef–
эффективная длина распространения
локальных напряжений в стенке
F = 2Rбн =154.3 кН – передаваемое усилие с балки настила
3.3 Проверка общей (боковой) устойчивости
Проверку общей устойчивости составных двутавровых балок выполняют по формуле:
где φb – коэффициент общей (боковой) устойчивости, принимается в зависимости от φ1по табл. 81 [1],
где значения ψ следует принимать по табл. 77 и 78* [1] в зависимости от характера нагрузки и параметра α, который должен вычисляться по формуле:
гдеlef – расчетная длина сжатого пояса балки, закрепленного от поперечных смещений, так как промежуточные связи отсутствуют lef=lн=1,143 м;
Так
как 0.1 ≤ α
≤ 40, то
Так
как φ1>0,85,
то
Боковая устойчивость балки достаточна.
Проверка прочности при действии местных или локальных напряжений в стенке под балками настила
Принятое сечение балки удовлетворяет условиям прочности.
Длина участка главной балки в середине пролета, в котором развиваются упруго-пластические деформации:
Определяем количество ребер в середине пролета, разделив участок а на шаг балок настила 6.56/1.143 = 5,74. Принимаем 6 ребер в средине пролета.
Параметры ребер
Принимаем bh = 118мм
Толщина ребер должна быть не меньше
=2
0.118·
0.00798м=7.98мм
принимаем толщину ребра жесткости ts = 8мм.
Проверка местной устойчивости стенки. Определяем условную гибкость стенки:
>3,2
– следовательно, нужны ребра на
приопорном участке