Генеральні розміри, компонування та підбір раціонального перерізу складових балок, перевірка міцності

Розрахункова схема головної балки встановлюється відповідно до обраного типу (варіанту) балкової клітини.

Головна балка сприймає навантаження від власної ваги, балок настилу (при нормальному типі балочної клітини) або допоміжних балок (при ускладненому типі балочної клітини), сталевого настилу та корисного навантаження на настил. При розподілі зосереджених сил на балку (більше 5) їх замінюють рівномірно розподіленим навантаженням, еквівалентним інтенсивністю зосередженим вантажам.

Розрахункова схема головної балки, епюри згинальних моментів і поперечних сил показані на рис.(зобразити самостійно)

Перетин складеної балки (рис.6) зазвичай складається з трьох листів: стінка та двох поясів. Проектування включає два етапи: на першому компонують і підбирають перетин, на другому – перевіряють міцність та стійкість балки загалом та її елементів, а також перевіряють по прогину. Компонування складеного перерізу починають із встановлення висоти балки.

Оптимальна висота балки при мінімальних витратах металу: ,

де k - Коефіцієнт, що приймається для зварних балок 1.2?1.15 [1];

tw – товщина стінки, мм, що призначається за емпіричною формулою: tw=7+3h/1000 (мм.)

де h - ймовірна висота балки, h »(1/8-1/15) L

L – проліт головної балки, м;

З умови забезпечення жорсткості висота балки має бути не менше

Максимальна висота балки обмежується заданими габаритами приміщення та визначається за формулою (рис. 7): hmax=hп.в.-(td+c1+c2),

де hп.в - повна висота балкової клітини або різниця відміток підлоги майданчика та верху габариту приміщення під майданчиком;

td – товщинанастилу;

с1 – величина зазору між верхом головної балки та низом настилу;

с2 – величина зазору між відміткою низу головної балки та відміткою верху габариту приміщення.

Розмір с1 залежить від типу сполучення балок. Так, при поєднанні головних балок та балок настилу в одному рівні с1=0, а при поверховому величина с1 дорівнює висоті балки настилу для нормального типу балкової клітини.

Величина с2 повинна бути не меншою за прогин головної балки с2³L/n0. Зазвичай приймають с2 = 50мм.

Остаточна висота балки повинна бути близька до hopt, не менше hmin і не вище hmax.

, де k=1.5 – під час роботи на зріз без урахування поясів і k=1.2 – з урахуванням роботи поясів. Приблизно hw = h-(2 ... 5см).

Рис.12.2. Переріз складеної головної балки Рис.12.3. Поверхове сполучення балок.

Призначаючи остаточно товщину стінки, необхідно враховувати, що місцева стійкість стінки без додаткового зміцнення її поздовжніми ребрами забезпечується, якщо дотримується умова

.

Зазвичай мінімальну товщину стінки приймають не менше 8 мм (дуже рідко 6 мм) і призначають при товщині до 12 мм 1мм кратної, а більше 12 мм кратної 2 мм.

Перетин поясів балок підбирають за максимальним розрахунковим згинальним моментом і необхідною площею полиць. Необхідну площу полиці знаходять за наступною наближеною формулою, яка не враховує момент інерції пояса щодо власної осі:

,

де Jf = J-Jw - момент інерції поясів щодо центру тяжкості перерізу;

J=Whw/2 – момент інерції балки;

Jw=twhw 3 /12 – момент інерції стінки балки;

h0 – відстань між центрами ваги полиць (h0=h-tf).

Щоб досягти загальної стійкості балки, ширина поясів повинна бути в межах 0.5-0.2 висоти балки, але не менше 180 мм (длязручності зварюванням автоматом). Товщину полиці призначають не більше 16...40 мм, але не більше трьох товщин стінки (tf/tw£3). З умови забезпечення стійкості відношення вільного звису полиці вef до її товщини tf не повинно перевищувати значень, що обчислюються за формулами

Для стінки з межею плинності sy£380МПа найбільші відносини вef/tf становлять приблизно 12-15. Для розтягнутих поясів балок відношення вef/tf приймають не більше 30 умов рівномірного розподілу напруг по ширині пояса.

Призначивши перерізи стінки та полиць, обчислюють фактичне значення W та перевіряють нормальну напругу

або При вдалому підборі перерізу різниця між s та Ry повинна бути не більше 5%, при цьому перенапруга не допускається. Максимальні дотичні напруги по нейтральній осі перерізу у опори балки не повинні бути вищими за Rs металу стінки

---