3. Расстановка опорных ребер.

Количество пар опорных ребер n_оп.р определяется исходя из условия работы торцевых поверхностей на смятие. Принимается, что через ребра передается половина опорной реакции.

Условие прочности имеет вид:

где  максимальное значение опорной реакции;

с – скос ребра под поясной шов балки (рисунок 1.16), который может быть принят равным 1,5…2 см.

Принимаем с = 2 см.

Ширина опорного ребра b_оп.р = b_пр.р = 8,17 см.

Толщина опорного ребра s_оп.р = (0,8…1) · s_в = 0,9 см.

Расстояние между опорными ребрами а_р ≈ b_оп.р = 8,17 см.

Рисунок 1.16 – Схема опорного ребра

Схема расстановки опорных ребер приведена на рисунке 1.17.

Рисунок 1.17 – Схема расстановки ребер на опоре

Для определения максимального значения опорной реакции необходимо рассматривать схему одновременного действия распределенной нагрузки и сосредоточенной спаренной силы, при ее положении в сечении х = 0 (рисунок 1.18).

Рисунок 1.18 – Схема определения

Составим уравнения равновесия:

Σy = 0: R_А – 2 · Р – q · L + R_В = 0.

ΣМ_А = 0: Р · d – q · L · 0,5 · L + R_В · L = 0.

Откуда:

кг.

R_А = = 2 · Р + q · L  R_В = 2 · 4000 + 1000 · 18 – 9444,444 = 16556 кг.

Количество пар опорных ребер n_оп.р в начальном варианте принимаем равным единице. Тогда получаем:

кг/см²  R_см = 3200 кг/см².

Таким образом принимаем n_оп.р = 1.

1.8 Конструирование и расчет сварных соединений балки

Расчетные сопротивления сварных соединений для стали класса С38/23 приведены в таблице 1.4.

Таблица 1.4

Тип соединения	Напряженное состояние (условное обозначение)	Расчетное сопротивление, кг/см2
Стыковое	Сжатие,	2100
Стыковое	Растяжение, а) автоматическая сварка и прочие способы сварки с физическим контролем качества швов	2 100
	б) полуавтоматическая и ручная сварка	1 800
	Срез,	1 300
Угловое	Срез,	1 500

Определим требуемый катет угловых поясных швов из условия прочности, если сварные швы выполнены без разделки кромок:

где - расчетное сопротивление сварного соединения на срез (таблица 1.4);

где  = 0,7 – при ручной, а также многопроходной (более трех) автоматической сварке и полуавтоматической сварке:

k – катет шва;

S – статический момент верхней полки.

Статический момент верхней полки определяется как

Во всех случаях, когда по расчету величина катета получается менее 4 мм, то необходимо принять катет равным 4 мм.

Первоначально принимаем k = 5 мм, тогда:

см³;

кг/см²;

кг/см²;

кг/см²  = 1300 кг/см².

Таким образом, принимаем k = 5 мм окончательно.

Определим прочность угловых поясных швов, если выполнена разделка кромок:

Для заданной балки имеем:

кг/см²;

кг/см²;

кг/см²  = 2100 кг/см² – условие прочности выполняется.

Число стыков балки определяется исходя из того, что длина участка балки, выполненного из листового проката, не должна превышать 4 м, при этом сварной шов не должен перерезать все сечение балки.

Расположение сварных швов балки показано на рисунке 1.19.

Рисунок 1.19 – Сварные швы балки

Проверим прочность стыков балки по эквивалентным напряжениям:

где ,  значения изгибающего момента в стыке от действия распределенной нагрузки и сосредоточенной силы соответственно;

,  значения перерезывающей силы в стыке от действия распределенной нагрузки и сосредоточенной силы соответственно.

Напряжения в шве №1:

кг/см²;

кг/см²;

кг/см²  = 2100 кг/см².

Напряжения в шве №2:

кг/см²;

кг/см²;

кг/см²  = 2100 кг/см².

Напряжения в шве №3:

кг/см²;

кг/см²;

кг/см²  = 2100 кг/см².

Напряжения в шве №4:

кг/см²;

кг/см²;

кг/см²  = 2100 кг/см².

Прочность стыков балки обеспечивается.

Определим требуемый катет угловых швов для приварки промежуточных вертикальных ребер жесткости из условия прочности на срез:

Первоначально принимаем k = 3 мм, тогда

кг/см²  = 1300 кг/см².

Так как условие прочности выполняется, но величина катета меньше 4 мм, то окончательно принимаем k = 4 мм.

Определим требуемый катет угловых швов для приварки опорных вертикальных ребер жесткости из условия прочности на срез:

Принимаем k = 5 мм, тогда

кг/см²  = 1300 кг/см² – условие прочности выполняется.