Розрахунок і конструювання головної балки

Розрахункова схема

Визначення висоти головної балки

Навантаження на погонний метр балки:

;

.

Розрахункові зусилля:

Потрібний момент опору:

.

Мінімальна висота (з умови жорсткості):

.

Оптимальна висота балки при гнучкості стінки :

.

Приймаємо висоту стінки, товщину поясів. Тоді висота балки:

Прийнята висота більше і майже дорівнює .

Підбір перерізу головної балки

Визначаємо товщину стінки балки:

.

.

.

Приймаємо товщину стінки, товщина пояса орієнтовно .

Знаходимо потрібну площу поясів :

Приймаємо, що пояси виготовлені з листів універсальної сталі. Площа поясу .

Умови, ,, , задовольняються:

Перевіряємо умову забезпечення стійкості верхнього стиснутого поясу:

— умова задовольняється.

Остаточна перевірка балки на міцність і жорсткість

Характеристики перерізу балки:

— площа перерізу:

;

— момент інерції відносно нейтральної осі :

;

— момент опору:

.

Відношення .

Перевірка міцності балки за нормальними напруженнями:

.

Недонапруження:

.

Прогин балки можна не перевіряти, тому що .

Зміна перерізу головної балки по її довжині

Стикуємо розтягнутий пояс прямим стиковим швом з візуальним контролем якості. Приймаємо ширину зменшеного перерізу пояса, що більше за, більше за, більше за і відповідає стандартній ширині універсальної сталі за ГОСТ 81–70.

Геометричні характеристики зменшеного перерізу:

— площа пояса:

;

— момент інерції:

;

— момент опору:

.

Граничний згинальний момент, який сприймає змінений переріз:

.

Значення згинального моменту в довільному перерізі:

.

Прирівнюємо частини рівнянь:

.

Розв’язуючи квадратне рівняння, знаходимо:

.

Перевірка міцності зміненого перерізу:

.

Приведені напруження на грані стінки (на рівні поясних швів) точка Б, де. Максимальні нормальні напруження:

.

Перерізуюча сила в перерізі з абсцисою :

.

Статичний момент площі перерізу пояса відносно нейтральної осі:

.

Дотичні напруження на рівні поясних швів (по грані стінки):

.

Приведені напруження:

.

Перевірка міцності опорного перерізу на максимальні дотичні напруження.

Статичний момент площі перерізу:

;

.

Перевірка місцевих напружень в стінці від тиску балок настилу:

;

.

Таким чином, міцність прийнятого зменшеного перерізу головної балки забезпечена.