Проектирование несущих конструкций рабочей площадки промышленного здания в г. Новосибирск (размеры здания в плане - 16,2 × 45), страница 5

 

h_min≤h_w≤h_opt, 1180≤h_w≤1633. Согласно сортамента ГОСТ 19903-74^* принимаем h_w=1250 мм.

Определение толщины стенки балки

Из условия прочности на срез:

 

Из условия обеспечения местной устойчивости: для обеспечения местной устойчивости стенки без дополнительного укрепления ее продольным ребром в балках высотой до 2м должно быть выполнено условие

,     откуда получаем условие для малоуглеродистой стали

 

По рекомендованным соотношениям высоты балки и толщины стенки принимаем t_w = 10 мм.                                                                                                                            

Определение размеров поясов балки

 

Толщина поясного листа обычно не превышает 2-3 толщины стенки t_w из условия сварки.

Принимаем t_f = 20 мм

Ширину пояса принимают равной b_f=(1/3-1/5)h, но не менее 180мм.

b_f =(1/3-1/5)h=(1/3-1/5)·1250=(250-417)мм. Принимаем b_f =250 мм.

Из условия обеспечения местной устойчивости сжатого пояса отношение ширины свеса b_ef к толщине пояса t_f не должно превышать

                                                                                

 

Условие соблюдено.

3.2 Проверка прочности и жёсткости

В подобранном сечении для дальнейших расчетов необходимо определить фактические геометрические характеристики сечения (J_x, W_x, A, S_x).

 

Проверка по SCAD:

A= 225см²

I_y = 566018.75 см⁴

I_z = 5218.74 см⁴

I_t = 163.365 см⁴

W_u+ = 8775.484 см³

 W_v+ = 417.523 см³

Полученный максимальный момент сопротивления относительно оси u превышает требуемый момент сопротивления на 24%.

Изменим высоту балки с учетом сортамента, h_w = 1100 мм. Тогда геометрические характеристики:

 

Проверка по SCAD:

A= 210см²

I_y = 424550,0 см⁴

I_z = 5217,5 см⁴

I_t = 159,872 см⁴

W_u+ = 7448,246 см³

 W_v+ = 417,4 см³

При такой высоте балки разница максимального и требуемого моментов составляет 10%.

Далее необходимо проверить прочность подобранного сечения:

 

Недонапряжение составляет 10%.

Проверка жёсткости балки:

 

3.3 Изменение сечения главной балки по длине

Рисунок 6 -  Изменение сечения балки

x = 1/6·L = 1/6·15 = 2.5 м

 

 

Подобранная ширина поясов при этом должна отвечать следующим условиям:

b_f1³h/10; b_f1³180, а также сортаменту проката листовой стали.

Принимаем b_f = 180 мм.

Определим геометрические характеристики сечения:

 

Проверка прочности по нормальным напряжениям:

 

3.4 Проверка главной балки по 1 группе предельных состояний

Проверка касательных напряжений производят по нейтральной оси для опорного сечения (то есть уменьшенного):

 

Проверка местных напряжений проводят для стенки в местах приложения сосредоточенной нагрузки к верхнему поясу:

    ,

где =10 + 2·2= 14 см;

       F = P·B/2 = 9.71·5.4/2 = 26.22 кН

Проверка приведенных напряжений необходимо выполнить в месте изменения сечения. Проверка выполняется для зоны стенки у пояса.

При наличии местной нагрузки от сосредоточенных сил:

 

Проверка общей устойчивости балки.

Согласно требований норм общую устойчивость главных балок не требуется проверять при отношении расчетной длины балки l_ef к ширине сжатого пояса b, не превышающем значений, определяемых по формуле: