Проектирование металлической балочной клетки (стр. 4 из 8)
4. РАСЧЕТ ГЛАВНОЙ БАЛКИ
4.1 Сбор нагрузок на главную балку
Главную балку выполняют составного сечения в виде сварного симметричного двутавра, состоящего из двух поясов (верхнего и нижнего), объединенных тонкой стенкой. По расчетной схеме главная балка является однопролетной с шарнирным опиранием на колонны. Нагрузка на балку передается от балок настила в виде сосредоточенных сил. По правилу строительной механики система сосредоточенных сил в количестве более 6 заменяется равномерно распределенной нагрузкой, собранной с грузовой площади главной балки. Собственный вес главной балки на стадии предварительного расчета принимается равным 1%…2% суммарной нагрузки, действующей на балку.
Рисунок 4.1 Схема определения грузовой площади балки Г1
Нагрузка на главную балку
Таблица 4.1
| № | Вид нагрузки | Условное обозначение | Единицы измерения | Нормативная нагрузка | Коэффициент надежности по нагрузке | Расчетная нагрузка |
| Постоянные | ||||||
| 1 | Собственный вес настила  |  | кН/м2 | 0.872 | 1,05 | 0.916 |
| 2 | Собственный вес балки настила  |  | кН/м2 | 0.206 | 1,05 | 0.216 |
| Временные | ||||||
| 3 | Длительные (вес оборудования) | qвр.дл | кН/м2 | 8,0 | 1,1 | 8,8 |
| 4 | Кратковременная (вес продукции) | qвр.кр | кН/м2 | 17,0 | 1,3 | 22,1 |
| Итого: | кН/м2 | 26,078 | 32,032 | |||
| 5 | Собственный вес главной балки Г226.078´0.02=0.522 | qсгб | кН/м2 | 0.522 | 1.05 | 0.548 |
| Всего: | qгб | кН/м2 | 26.600 | 1,208 | 32.580 | |
Суммарное значение нормативной нагрузки на балку:
= 
=(0,872+0,206+0,22+0,95*8+0,9*17)*0,95=22,99 кН/м2Погонная нормативная нагрузка на главную балку:
кН/м.Суммарное значение расчетной нагрузки на балку настила:
= 
=(0,916+0,216+0,548+0,95*8,8+0,9*22,1) *0,95 =28,43 кн/м2Погонная расчетная нагрузка:
Рисунок 4.2 Расчетная схема главной балки
Максимальный изгибающий момент:
Максимальная поперечная сила:
4.2 Конструктивный расчет
Главная балка бистальная: сталь поясов – С255; сталь стенки - С245.
По табл. 51 для стали С255 по ГОСТ 27772-88 для листового профиля при толщине
Þ 
.По табл. 6
Минимальная высота балки:
Примем с учетом сортамента листового проката tw=10 мм.
Из условия экономичности оптимальная высота балки:
Примем hef =1000мм
Принимаю tf = 20мм, bf =300мм. По ГОСТ 82-70*
Рисунок 4.3 Поперечное сечение главной балки
Проверка подобранного сечения.
Находим геометрические характеристики.
Расчет геометрических характеристик сечения по программе «Конструктор сечений»
| Элемент сечения | Угол | Зеркально |
| Лист 1000 x 10 | 90 град | - |
| Лист 300 x 20 | 0 град | - |
| Лист 300 x 20 | 0 град | - |
| Параметр | Значение | Единицы измерения | |
| A | Площадь поперечного сечения | 220 | см2 |
| Iy | Момент инерции относительно центральной оси Y1 параллельной оси Y | 520341,33 | см4 |
| Wu+ | Максимальный момент сопротивления относительно оси U | 4310 | см3 |
| zm | Координата центра масс по оси Z | 70 | см |
Корректировка нагрузки с учетом фактического значения собственного веса главной балки
Суммарное значение нормативной нагрузки на балку:
= 
=(0,872+0,206+78,5*220*10-4/5,2+ 0,95*8+ 0,9*17)*0,95=23,09 кн/м2Погонная нормативная нагрузка на главную балку:
кН/м.Суммарное значение расчетной нагрузки на балку настила:
= 
=(0,916+0,216+78,5*220*10-4*1,05/6 + +0,95*8,8+0,9*22,1)*0,95=28,20 кн/м2Погонная расчетная нагрузка:
Корректировка внутренних усилий
Максимальный изгибающий момент:
Максимальная поперечная сила:
Проверка прочности.
Уточняем расчетное сопротивление Ryfпри tf =20мм для стали полки С255:
т.51ÞRyf =24 кН/см2
Проверка прочности по нормальным напряжениям:
Прочность по нормальным напряжениям обеспечена.
Проверка прочности по касательным напряжениям:
Прочность по касательным напряжениям обеспечена.
Проверка жесткости.
 |
Коэффициент a учитывает изменение сечения по длине балки.
Примем a=0.85
Жесткость балки обеспечена
4.3 Изменение сечения главной балки
Выполним изменение сечения главной балки за счет ширины поясных листов. Рационально выполнить изменение сечения на расстоянии
При этом учитываем, что место примыкания ребра не должно совпадать с местом изменения сечения. 
Принимаем х=1.5мВ измененном сечении находим:
Рис. 4.4 расчетная схема главной балки
Подбор сечения.
Рис 4.5 Изменение сечения главной балки: а – верхний пояс балки, б – эпюра материала
Проверка подобранного сечения.
Проверка прочности по нормальным напряжениям.
Прочность по нормальным напряжениям обеспечена.
Проверка прочности по касательным напряжениям.
Прочность по касательным напряжениям обеспечена.
Проверка приведенных напряжений на уровне поясных швов.
Найдем нормальные напряжения на уровне поясных швов.
