Расчет и конструирование балочной клетки (стр. 3 из 7)
где λw=150 – условная гибкость стенки (Беленя Е.И. Металлические конструкции, табл. 7.2).
Максимальная высота стенки главной балки
Где Нстр – строительная высота;
tп – высота перекрытия.
Высота балки должна вписываться в заданные габариты и быть кратной модулю унификации 100 мм. Принимаем высоту балки hw=180 см.
Минимальная толщина стенки главной балки определяется из условия ее прочности при работе на срез с использованием формулы
Где Rs=0.58∙Ry=0.58∙2750=1595 кгс/см2 (СП 53-102-2004 табл. 2);
h – принятая высота балки.
Минимальную толщину стенки, необходимую для обеспечения местной устойчивости главной балки без постановки продольного ребра жесткости определим по формуле
Таким образом, согласно ГОСТ 19903-74*, принимаем толщину стенки
.Проверим условную гибкость стенки главной балки
Данное значение попадает в диапазон 3.5≤λw≤6, что говорит о выполнении условия.
Толщину листа полки главной балки принимаем
.Полная высота главной балки будет равна
.Ширину листа главной балки определяем из требуемого значения площади сечения полки. Формулу для определения площади сечения одной полки получим из формулы Штейнера, которая позволяет определять моменты инерции сложных сечений относительно осей, не совпадающих с нейтральной осью всего сечения. Ввиду малости значения моментом инерции сечения полки относительно собственной оси можно предебречь, тогда формула для определения площади сечения одной полки примет вид
Где
– требуемый момент инерции одной полки относительно нейтральной оси балки; 
– площадь сечения одной полки;h0 – расстояние между собственными осями полок.
Требуемый момент инерции сечения главной балки
Требуемый момент инерции стенки главной балки
Требуемый момент инерции поясов главной балки
Требуемая площадь сечения поясов балки
Где h0=hw+tf=180+2=182 см
Ширину полки главной балки принимаем по действующему сортаменту листовой стали (ГОСТ 19903-74*) с учетом принятой толщины листа и назначается не менее требуемой по площади сечения полки
Ширину полки принимают в диапазоне
высоты балки, так как при 
будет существенно проявляться неравномерность распределения напряжений по ширине пояса, а при 
мала боковая жесткость балки, что ухудшает условия монтажа и общую устойчивость балки.По ГОСТ 82-70 принимаем листы 20*450 мм.
. Условие выполняется.Площадь сечения полки Аf=2∙45=90 см2.
Исходя из требований местной устойчивости, отношение неокаймленного свеса пояса
к его толщине 
ограничивается при работе балки в пределах упругих деформаций условием 
А при развитии пластических деформаций условием
Местная устойчивость пояса обеспечена.
Определим геометрические характеристики сечения главной балки
Проверка сечения на прочность
Недонапряжение составит
Условие выполняется, следовательно сечение главной балки удовлетворяет условиям проверки по нормальным напряжениям.
2.2 Изменение сечения балки по длине
Изменение сечения главной балки по длине производим из экономических соображений, связанных с тем, что значения моментов, по которым производится расчет сечения, действуют лишь в середине пролета. Изменить сечение балки можно, уменьшив высоту или толщину стенки, ширину или толщину полки. В сварных балках наиболее распространено уменьшение ширины полки, при этом остаются постоянными высота и толщина стенки и толщина полки, что удобно при выполнении сварки поясных листов друг с другом. Наиболее выгодное по расходу стали место изменения сечения поясов однопролетной сварной балки находится на расстоянии 1/6 пролета балки от опоры.
Усилия в сечении, расположенном на расстоянии 3 м от опоры находятся по формулам
Площадь уменьшенного сечения пояса принимается из условия прочности на растяжение сварного шва, стыкующего различные сечения пояса. В таком случае стык растянутого пояса главной балки выполняют прямым с ручной сваркой без физического контроля качества.
М1 – изгибающий момент в месте изменения сечения главной балки;
- требуемый момент сопротивления измененного сечения главной балки; 
- расчетное сопротивление сварного стыкового шва по пределу текучести с физическим контролем качества (СП 53-102-2004 табл. 4).Определим требуемые момент сопротивления и площадь пояса
При этом ширина пояса должна отвечать следующим требованиям
Окончательно принимаем пояс 240*20 мм по ГОСТ 82-70. Так как мы увеличили ширину поясов, место изменения сечения поясов можно передвинуть дальше 1/6 пролета. Находим эту точку в обратной последовательности
Принимаем Х=3.5 м.
Находим геометрические характеристики измененного сечения:
Статический момент полусечения балки
2.3 Проверку прочности по касательным напряжениям элементов, изгибаемых в одной из главных плоскостей, выполняем по формуле
