Одно из конструктивных решений предварительно-напряженной балки показано на рис. VII.16.

ПРИМЕРЫ ПОДБОРА СЕЧЕНИИ СОСТАВНЫХ БАЛОК

Пример VI 1.5. Подобрать сечение главной балки рабочей площадки, конструкция которой показана на рис. VII.17, о. Ширина ячейки площадки с = 6 м, длина ее /= 12 м.

Нормативная равномерно распределенная временная нагрузка на рабочую площадку 1=20 кН/м. По главным балкам уложены балки настила из прокатных двутавров № 27а с шагом 80 см и по ним-стальной настил тол-шипой 8 мм. Материал балки - сталь класса С 38/23 (ВСтЗпсб).

Сбор нагрузок. Нормативная погонная нагрузка на балку

0,339

\ 0,8

-f M.0,008-78,5-f-20 6 = 126,3 кН/м.

Здесь q" - нормативная нагрузка от собственной массы балок пастила

(вес 1 м балки I № 27а, 0,339 кН, а расположены они через 0,8 м) и настила (78,5 кН/м - удельный вес стали). Расчетная погонная нагрузка

9 = (п, д;" -f «2 <?") о = (1,1 • 1,05 + 1,2-20) 6 = 153,2 кН/м,

где И и «2 - коэффициенты перегрузки для постоянной и временной нагрузки.

бални нОстила

-34018

-40 о "25

Рис. VII.17. К примеру расчета сварной составной балки

-340*18

Определение расчетных усилий. Расчетный изгибающий момент - в середине пролета и поперечная сила ма опоре (см. рис. VII.6):

qi 153,2-12"

= 2760 кН-м;

Q. = -f =i=9:9KH.

Для подбора сечения балки надо найти также значение нормативного изгибающего момента

,М« = = 1 2275 кН.м. о 8

Подбор сечения балки. Наименьшая высота сечения балки из условия .жесткости - формула (VII.12):

IR М« 1200.21 227 500

- =83 см.

М, 105.1/400 276 000

Здесь R - 2\ кН/см- расчетное сопротивление стали.

Предельный относительный прогиб [f/l] принят по табл. 4 прил. I.

Высота сечения балки из условий наименьшего веса (оптимальная высота). Предварительно определим требуемый момент сопротивления

М 276 ООО Итр = -==13 150смЗ

и по эмпирической формуле (VII.18) найдем ориентировочно толщину стенки

бет = 7-f 3 = 74-3-1,2= 10,6 мм. Здесь /!« 1/10 / = 12/10 = 1,2 м - примерная высота балки.

(h„ \ или значение "g- 1 можно взять по табл. VII.1.

Примем для дальнейшего расчета бет = 10 мм, тогда оптимальная высота сечения по формуле (VII.17)

......./ = .,./ = .««

Проверим стенку балки на срез по формуле (VII.19) 1,2Q 1,2-919

Здесь Яср=13 кН/см2.

Принимаем окончательную высоту балки h-\2Q см и толщину стенки бст=10 мм.

Требуемая площадь пояса по формуле (VII.21)

Принимаем пояса балки из листав широкополосной универсальной ста.пн сечением 400X25 мм (Fn=IOO см). Соотношение Ьп/бп=40/2,5=-!6<30, поэтому местная устойчивость листа обеспечена. Сечение балки показано на рис. VII.17, б.

Проверка прочности и жесткости балки. Предварительно находкы точные геометрические характеристики принятого сечения. Момент ннери.ца относительно нейтральной оси х-х

б., ht

- 12 + 2 + 2 - 12 +

/115 2 5\ + 2-40-2,5[--h-jj = 817 000 cmS

Момент сопротивления

2/ 2-817 000

Статический момент полусечения относительно нейтральной оси х-х

-f •

ст\ .„„./115 2,5\ Ы15/115\ -) = 40.2.5(-+-) + -(- =7б00смЗ.

Теперь проверяем прочность и жесткость балки.

Нормальные напряжения в середине пролета по формуле (VII.22) \

М 276 ООО = - = = 20.3 кН/см2</? = 21 кН/см2.

Касательные напряжения у опоры по формуле (VII.23)

Ibr-r

919-7600 817 000-1

= 8.5 кН/см2 < /?ср = 13 кН/см2.

Относительный прогиб балки по формуле (VII.24)

/ М«1 227 500-1200 1

- =-=-= 0,00152 = - <

I 10£/ 10-21 000-817 000 660

Прочность и жесткость балки обеспечены.

Пример Vn.6. По исходным данным примера VII.S подобрать сечение главной балки из разных марок стали: пояса - низколегированная сталь класса С 46/33 с расчетным сопротивлением /?=29 кН/см, стенка - углеродистая сталь класса С 38/23 с расчетным сопротивлением R = 2l кН/см.

Расчетные усилия на балку принимаем по примеру VI 1.5:

Л1 = 2760 кН-м, Л1" = 2275 кН-м. Q = 919kH..

Подбор сечения балки. Наименьшая высота сечения по формуле (Vn.l2)

iRs.n М" 1200-29 227 500 М " ЮМ/400 276 000

= 114 см.

Оптимальная высота балки по формуле (VII.17). Предварительно найдем требуемый момент сопротивления

Wtp-

М 276 000

= 9500 см»

и примем толщину стенки бет = 10 мм по тем же соображениям, что и в примере VII.5. Тогда

Проверяем стенку балки иа срез по формуле (VII.19):