Выбор схемы балочной клетки (стр. 2 из 5)
Определяем момент инерции стенки по формуле:
Требуемый момент инерции поясов определяем по формуле:
Определяем требуемую площадь пояса:
,где h0 = 127 см – расстояние между осями поясов.
Находим ширину полки из отношения:
Принимаем сечения пояса[3] из универсальной стали 300х20.
Рекомендуемое отношение свеса пояса к толщине
Определяем фактические геометрические характеристики подобранного сечения балки. Статический момент инерции всей балки определяем по формуле:
,где
- статический момент инерции полки;А – площадь сечения полки;
расстояние между осями симметрии балки и полки.
Момент сопротивления сечения определяем по формуле:
Определяем нормальное напряжение из условия прочности:
Подобранное сечение балки удовлетворяет проверке прочности и не имеет недонапряженности больше 5%.
Изменение сечения составной сварной балки
Изменение сечения по длине балки целесообразно применять при длине пролета ≥ 12 м. В сварных конструкциях используют два варианта изменения сечения: за счет изменения ширины пояса или высоты стенки. Наибольший эффект дает изменение сечения на расстоянии 1/6 пролета от опоры:
Определяем расчетный момент на расстоянии х = 2,5м:
Определяем перерезывающую силу в сечении на расстоянии х = 2,5м:
Определяем требуемый момент сопротивления измененного сечения из условия прочности:
Требуемый момент инерции измененного сечения определяем по формуле:
Определяем требуемый момент инерции поясов:
Определяем требуемую площадь сечения одного пояса:
Находим ширину полки из отношения:
Согласно условию опирания балки должно выполняться условие
. Так как полученная ширина полки не удовлетворяет условия, принимаем лист сечением 200х20.Определяем фактические геометрические характеристики измененного сечения балки.
Момент инерции уменьшенного сечения:
Момент сопротивления уменьшенного сечения:
Проверка прочности балки
Прочность балки проверяется в месте действия максимального момента, максимальной поперечной силы и в месте изменения сечения на совместное действие M и Q (нормальных и касательных напряжений).
Проверка прочности на опоре (сечение I-I)
Значение касательных напряжений τ в сечениях изгибаемых элементов должны удовлетворять условию:
,где
;S – статический момент сечения, определяемый по формуле:
Прочность балки на опоре обеспечена.
Проверка прочности балки в месте уменьшения сечения (сечениеII-II)
Проверяем прочность стыкового шва (соединяющего два листа) на растяжение:
Прочность стыкового шва обеспечена.
Проверяем прочность сечения на совместное действие нормальных и касательных напряжений. В соответствии с энергетической теорией прочности, проверку производим по приведенным напряжениям:
Прочность балки в сечении II-II обеспечена.
Проверка прочности балки в месте действия максимального момента (сечение III-III)
Прочность балки в сечении III-III обеспечена.
Жесткость балки также будет обеспечена, так как
.Проверка местной устойчивости элементов балки
Проверка местной устойчивости сжатого пояса
В изгибаемых элементах отношение ширины свеса
сжатого пояса к толщине 
следует принимать не более значений[4] 
Местная устойчивость балки обеспечена.
Проверка местной устойчивости стенки
Расчет на устойчивость стенок балок симметричного сечения при наличии местного напряжения
следует выполнять по формуле 
,где
- определяют согласно требованиям п.7.2* СНиП II-23-81*;Определяем фактические напряжения для проверки устойчивости стенки балки в первом отсеке (сечение I-I)
Принимаем сечение I-I расстоянии х = 1м.
Фактическое значение нормативных напряжений на уровне верха стенки определяем по формуле:
Для проверки местной устойчивости принимаем среднее значение касательных напряжений при условии, что они воспринимаются только стенкой:
Местное напряжение
в стенке под сосредоточенной нагрузкой следует определять согласно требованиям п.5.13. СНиП II-23-81*: 
,где F – расчетное значение нагрузки, определяем по формуле:
- условная длина распределения нагрузки, определяемая в зависимости от условий опирания, определяем по формуле: 
,где
- ширина балки настила, определяемая по сортаменту для принятого номера двутавра. 
Критическое напряжение определяем по формуле: