В целях унификации конструкции высота балки должна быть кратной 100 мм. Высота стенки предварительно принимается на 4 или 6 см меньше высоты балки с учетом сортамента прокатной толстолистовой стали за вычетом 10 мм на фрезеровку кромок.
Принимаем h
=1250 мм, то есть h = t + 2*20 = 1270 мм.Определяем толщину стенки из двух условий:
1)прочности стенки на срез;
2)местной устойчивости стенки.
Требуемая толщина из условий прочности стенки на срез:
(2.6)где Rs=0,58*Ry – расчетное сопротивление материала стенки срезу.
Rs =0,58*24=13,92 кн/см2
смТак как толщина большая, изменяем сопряжение переходим к сопряжению в одном уровне.
Рисунок 12 – Сопряжение в одном уровне
Определяем высоту главной балки определяется по формуле 2.4:
ммПринимаем h
=1500 мм, то есть h = h + 2tfh = 1500+2*20 = 1540 мм
Определяем толщину стенки из двух условий:
3)прочности стенки на срез;
4)местной устойчивости стенки.
Требуемая толщина из условий прочности стенки на срез определяется по формуле 2.6:
см (2.6)Для обеспечения местной устойчивости стенки без укрепления продольным ребром жесткости в балки высотой до 2 м и должно соблюдаться условие
(2.7) смПринимаем tw=10 мм.
Определяем размеры поясных листов.
Требуемая площадь сечения пояса определяется по формуле 2.8:
(2.8) смМинимальная ширина поясного листа задаем из условия общей устойчивости балки определяется по формуле
По технологическим соображениям (для удобства автоматической сварки) ширина поясного листа должна быть не менее 180 мм. Толщину поясного листа
обычно задают в пределах 8 … 40 мм (но не менее толщины стенки) с градацией по ГОСТ 82–70*. Применение листов из малоуглеродистой стали толщиной более 40 мм и из низколегированной стали толщиной не более 32 мм невыгодно из-за пониженного предела текучести, а в следовательно, и пониженных расчетных сопротивлений.Принимаем
=20 мм; =400 мм.Проверка прочности.
Подобранное сечение балки необходимо проверить на прочность. По назначенным размерам балки вычисляют фактические геометрические характеристики поперечного сечения. Момент инерции сечения:
(2.10) смСтатический момент площади половины сечения:
(2.11)Момент сопротивления сечения:
(2.12) смОпределяют наибольшие нормальные напряжения в балки:
(2.13) < 24 кн/смОпределяем наибольшие касательные напряжения в балки:
(2.14) кн/см8,58 < 13,92 кн/см
-условие выполняется.Проверку на местное давление не произвожу, так как сопряжение в одном уровне, к верхнему поясу балки сосредоточенная нагрузка не приложена
.Проверка жесткости.
Относительный прогиб балки:
(2.15)0,002 < 0,0025
В процессе окончательного расчета размеры поперечного сечения балки могут корректироваться. Сечение считается подобранным правильно, если оно удовлетворяет перечисленным условиям прочности и жесткости.
Изменения сечения балки.
Место изменения сечения поясов балки принимают на расстоянии x от опоры (рисунок 13):
X = (1/5 ÷ 1/6)*L(2.16)
1/5*L=1/5*14=2.8 м.
1/6*L=1/6*14=2,33 м.
Принимаем X=2,33 м.
Находим расчетный момент в сечении:
, (2.17) кНмРисунок 13 – К месту изменения сечения
Требуемый момент сопротивления сечения балки при выполнении стыка полуавтоматической сваркой:
где
= 0,85*R – расчетное сопротивление сварного соединения на растяжения и изгиб = 0,85*24 = 20,4 кН/см см3Требуемый момент инерции измененного сечения:
(2.19) смМомент инерции, приходящейся на поясные листы:
, (2.20)Где
см смТребуемая площадь поясных листов:
, (2.21) смШирину поясных листов назначают не менее 180 мм и не менее
=400/2=200 мм. Кроме того, должно соблюдаться соотношение , то есть > 154 мм.Принимаем
= см, ширину поясных листов принимаем по сортаменту равным 32 см.Момент инерции измененного состояния балки:
(2.22) см