Проектування головної балки. Розрахунок опорної частини головної балки

6. Проектування головної балки

Визначаємо навантаження на головну балку

q=(g + Р)* l *1,03

q=13,48*6*1,03=83,31 (кН/м)

Визначаємо перерізуючи зусилля Q_max та згинаючий момент M_max

Q_max=        

M_max=

l – довжина балки ( l=22 м )

Q_max= (кН)

M_max=(кН*м)

Для головної балки приймаємо сталь С 255

=23 кН/см²

 – коефіцієнт умов роботи (=1)

_потр.

_потр.(см³)

Розраховуємо оптимальну висоту головної балки

h L

h – висота балки;

L – довжина головної балки (L=22 м)

h 2200=220 (см)

h_опт.=

к=1,15

Розраховуємо товщину стінки

=(7+)

 - товщина стінки;

=(7+)=13,6 (мм)

З сортаменту приймаємо товщину стінки головної балки =10 мм.

h_опт.= =148,4 (см)

Розраховуємо мінімальну висоту головної балки

h_min= * *300*0,8

h_min= * *300*0,8=122,8 (см)

h_опт. h_min

З сортаменту приймаємо висоту головної балки h_опт.=1800 (мм)

Розраховуємо розміри поясів головної балки

Розраховуємо товщину полиці

=(22,5)

 - товщина полиці;

=2*=2*10=20 (мм)

З сортаменту приймаємо товщину полиці головної балки =20 мм

Розраховуємо ширину полиці

(  ) h

 - ширина полиці;

 h=  *1800=450 (мм)

Знаходимо площу поясу

= -

h_w= h_опт. - 2

h_w=1800-2*20=1760 (мм)

= –  =124,5 – 29,33=95,18 (см²)

=

= =47,59 (см)=475,9 (мм)

З сортаменту приймаємо ширину полиці головної балки =480 мм

Змінюємо переріз головної балки по довжині

На відстані  l прогону від опор переріз головної балки зменшуємо за рахунок звуження поясів.

 

Визначаємо згинаючий момент М¹ у перерізі

М¹=V_A*x – q*x*

х= L=  *22=3,67 (м)

Розраховуємо опорні реакції

V_A= V_В

Σ М_А=0

- V_В*L+q*L* =0

V_В= =  =916,41 (кН)

V_A= V_В=916,41 (кН)

Розраховуємо згинаючий момент у перерізі

М¹=916,41*3,67 – 83,31*3,67* = 3360,17 – 560,03=2800,14 (кН*м)

Розраховуємо розміри поясів у перерізі

h_опт.= h¹_опт.=1800 (мм)

= =10 (мм)

= =20 (мм)

Розраховуємо ширину полиці у перерізі

=

 180 мм

= -

 

  240 (мм)

 

  *180180 (мм)

_потр.

R_wy=0,85*R_y

R_wy=0,85*23=19,55 (кН/см²)

_потр.14322,97 (см³)

= –  =52,05 (см²)

= =26,025 (см)

З сортаменту приймаємо ширину полиці у перерізі =260 (мм)

Перевіряємо міцність балки

З умови міцності за нормальними напруженнями

 

23 (кН/см²)

 

19,55 (кН/см²) 

За нормальними напруженнями міцність балки достатня.

З умови міцності за дотичними напруженнями

Розраховуємо момент інерції :

= +2 + )²)

= +2 + )² =2581,33+2(17,33+402688)=807992 (см⁴)

Розраховуємо статичний момент :

 +

 +  =4576+3872=8448 (см³)

 =9,58 (кН/см²)

За дотичними напруженнями міцність балки достатня.

Знаходимо дотичні напруження на опорі

 =7,81 (кН/см²)

=7,81 (кН/см²)=13,34 (кН/см²) 

Перевіряємо стійкість головної балки

Стійкість стінки головної балки забезпечується встановленням ребер жорсткості.

b_r( +40)

b_r – ширина ребра;

b_r( +40)=98,67 (мм)

З сортаменту приймаємо ширину ребра b_r=100 мм

t_r  2* b_r*

t_r – товщина ребра;

t_r  6 мм;

t_r  2*100* =6,68 (мм)

З сортаменту приймаємо товщину ребра t_r =8 мм

Розраховуємо крок розстановки ребер

а (0,41+0,0032* +(0,73 – 0,016*)* )*

а – крок розстановки ребер;

а  2*h_ef

а  2*1800 3600 (мм)

а *(0,41+0,0032* +(0,73 – 0,016*)* )* =

=48*(0,41+0,0768+0,346*0,27)*29,93=833,57 (см)

4.7.Розрахунок поясних швів зварених балок:

а) З умов міцності металу шва

 - статичний момент поясу звареної складеної балки в см³ , визначається за формулою (3.58) для зміненого перерізу:

,                           

б) З умови міцності границі сплавлення

Приймаємо значення катета шва по т.38*[1]. k_f = 9 мм.           

4.8.Розрахунок опорної частини головної балки

Площа опорного ребра визначається з умови зминання у випадку, показаному на рис. 3.6.,б, та при  у випадку, показаному на рис. 4.,а, за формулами:

 

де  - опорна реакція, приймається дорівнюючою ;

 - розрахунковий опір зминанню торцевих поверхонь.

   Ділянку стінки балки над опорою й опорне ребро перевіряємо на стійкість з площини балки, як стояк, завантажений опорною реакцією:

Гнучкість:

- момент інерції опорної стійки.