Підбір перерізу головної балки

Головну балку проектуємо у вигляді складеного зварного двотавра (рис. 5.1, б).

Головну балку проектуємо зі сталі С235, для якої розрахункові опори становлять: R_y = 220 МПа, R_s = 127,6 МПа, R_p = 327 МПа, де , g_m. = 1,025 (табл.2^* [3]).

Розрахунок головної балки виконуємо за пружної роботи металу.

Необхідний момент опору

см³,

У зв’язку з тим, що найбільший прокатний двотавр №60 (ГОСТ 8239-89) має W_x = 2560 см³ < W_n =12461,73 см³, а тому головну балку проектуємо складеного двотаврового перерізу (рис.5.1, б).

Висота перерізу головної балки у першому наближенні

м.

Приймаємо h = 1 м і на цій основі визначаємо орієнтовне значення товщини стінки t_w = 7 + 3×1 = 10 мм. Значення t_w не може бути меншим за 8 мм.

Використовуючи відомі значення h та t_w, визначаємо висоту перерізу із умови мінімальної матеріалоємності конструкції.

см,

де k – загальний конструктивний коефіцієнт; k = 1,1 – при постійному перерізі полички; k = 1,0 – при змінному перерізі полички.

Переріз балки рекомендується змінювати при прольотах L₁>12 м, але у навчальних цілях рекомендується змінювати переріз балки у всіх варіантах.

Приймаємо h_opt = 120 см.

Перевіряємо достатність попередньо прийнятої товщини стінки:

а) при роботі на зсув: t_w ³ t_w,min

см,

де h_w = 0,95× h.

Для цього прикладу t_w = 10 мм > t_w,min = 9,4 мм – умова виконується.

б) для забезпечення умови, за якої не потрібно стінку балки укріплювати поздовжніми ребрами жорсткості: t_w ³ t_w,min

см

Умова виконується, оскільки t_w =10 мм > t_w,min = 6,2 мм.

З урахуванням сортаменту на універсальну сталь приймаємо t_w = 10 мм.

Визначаємо мінімальну висоту балки з умови забезпечення нормативного прогину

см.

Остаточно висоту балки приймають за більшим із значень h_opt і h_min.

У нашому прикладі h_opt = 120 см > h_min = 89,29 см.

Остаточно висоту балки приймаємо h = 120 см.

Обчислюємо необхідний момент інерції перерізу балки

см⁴.

Прийнявши орієнтовну висоту стінки:

h_w = 0,95×h = 0,95×120 = 114 см, визначаємо момент інерції стінки

см⁴

Необхідний момент інерції поясів головної балки

I_f = I_n – I_w = 747703,8 – 123462 = 624241,8 см⁴.

Прийнявши орієнтовно відстань між центрами ваги поясів h_f = 0,97× h = 0,97×120 = 116,4 см, обчислюємо необхідну площу перерізу одного пояса

см².

Ширина поясного листа повинна бути у межах

см.

З урахуванням сортаменту на універсальну сталь приймаємо b_f = 380 мм (b_f ³ 200 мм).

Необхідна товщина поясного листа

см.

Згідно з сортаментом приймаємо t_f = 25 мм. Товщину поясів необхідно приймати у межах 12…30 мм. Прийняті розміри поясів повинні задовільняти таким вимогам:

а) умові зварюваності пояса зі стінкою: t_f = (2…3)× t_w

- умова виконується;

б) умові забезпечення місцевої стійкості стиснутого пояса:

см < см – умова виконується.