ВЫБОР СХЕМЫБАЛОЧНОЙ КЛЕТКИ
Усложненная балочная клетка
По главным балкам с шагом b =2-4 м укладываются вспомогательные балки.
По вспомогательным балкам с шагом а’= 0,5-1,2 м устанавливаются балки настила.
Необходимо выполнить условия:
1) b>a;
2) а’ > a.
Принимаем а’= 1м, b= 2м.
Эскиз усложненной балочной клетки (УБК) приведен на рис. 1.1.
Рис. 1.1.Усложненная балочная клетка
В соответствии с ГОСТ 19903-14* [2, п.2.6] толщину настила для УБК t н принимаем равной 12мм.
Подбор сечения балки настила.
Определяем нагрузки на балки настила:
- нормативная
- расчетная
Вычислим максимальный изгибающий момент:
Определим требуемый момент сопротивления балки настила
По сортаменту принимаем двутавр №12 с характеристиками:
Проверим жесткость прогиба балки:
где 
- относительная предельная деформация; Е – модуль упругости стали, Е =2,1*104 кН/см2;
Данная балка удовлетворяет требованиям деформативности.
Подбор сечения вспомогательных балок для усложненной балочной клетки
Вычислим нормативную нагрузку
Вычислим расчетную нагрузку
Определим максимальный изгибающий момент
где l – пролет вспомогательной балки, l =B=5м.
Определим требуемый момент сопротивления
По сортаменту принимаем двутавр №33 с характеристиками:
Проверим жесткость вспомогательной балки:
Условие деформативности выполняется.
Определяем расход материалов по УБК:
РАСЧЕТ И КОНСТРУИРОВАНИЕ ГЛАВНОЙ БАЛКИ
Сбор нагрузок
Главная балка проектиркется в виде сварного металлического двутавра (рис. 2.1).
Рис. 2.1. Главная балка
Определяем нагрузку на главную балку:
- нормативная
- расчетная
где V – расход стали; В – ширина грузовой площади; 
; 
.
|
|
Определим максимальный изгибающий момент
Вычислим максимальную поперечную силу
Определим требуемый момент сопротивления балки настила
Выбор высоты главной балки
Высота главной балки принимается из двух условий:
1) 
2) 
Первое условие обеспечивает жесткость главной балки, второе условие – наименьшую материалоёмкость балки.
Определим минимальную высоту балки:
где l =А – пролет главной балки; 
- величина обратноя допустимому относительному прогибу главной балки 
, 
Вычислим оптимальную высоту из опыта проектирования
где 
- коэффициент для сварных балок, 
- толщина стенки, предварительно принимаем 
Предварительно принимаем высоту балки по максимальной величине 
Задаемся толщиной поясов 
, тогда требуемая высота стенки будет
В соответствии с ГОСТ 19903-74* на листовую сталь [2, п. 2.6] принимаем высоту стенки 
тогда окончательный расчет балки
Компоновка сечения
Фактическая толщина стенки принимается из условия прочности на срез:
где 
- максимальная поперечная сила в балке (опорная реакция), кН; 
-расчетное сопротивление стали срезу, кН/см2, 
; 
- высота стенки балки, см (рис. 2.2).
Рис. 2.2. Сечение главной балки
Предварительно мы приняли тольщину стенки 
, что подтверждается расчетом на срез. Окончательно 
Определим момент инерции стенки балки
Определим требуемый момент инерции для всего сечения балки
Определим требуемый момент поясных листов
Вычислим требуемую площадь поясных листов
где 
– расстояние между центрами тяжести поясных листов, 
|
|
Определим требуемую ширину поясных листов
Окончательную требуемую ширину пояса принимаем в соответствии с ГОСТ 82-70* на листовыю сталь [2, п.2.8] (кратно 5 мм, при этом не меньше 180 мм), принимаем 
Для обеспечения условия должны выполняться требования:
1) 
; 2) 
где 
- свес пояса;
1) 
; 2) 
Условия выполняются, следовательно, окончательная ширина пояса 
Определяем геометрические характеристики принятого сечения
Прочность принятого сечения (перенапряжение допустимо не более 5%, с принимается равным 1,1 для двутавровых сечений)
Условие прочности выполняется.
Изменение сечения главной балки
В целях экономии стали в сечениях с меньшими изгибающими моментами по сравнению с 
производится уменьшение ширины верхнего и нижнего поясов (рис. 2.3).
Рис. 2.3. Изменение сечения главной балки
Изменение сечения производиться на расстоянии от опоры 
При 
изменение сечения не производиться.
Определим изгибающий момент в месте изменения сечения:
Вычислим поперечную силу в этом сечении
Требуемый момент сопротивления измененного сечения определяется с учетом прочности стыкового сварного шва.
Определим расчетное сопротивление шва
Тогда
Вычислим требуемый момент инерции измененного сечения
Определим требуемый момент инерции измененного пояса
где 
- момент инерции стенки, ранее определен 
Определим требуемую ширину измененного пояса
Ширину листа принимаем по ГОСТ 82-70* [2, п.2.8]:
При изменении сечения пояса должно выполняться условие
Определяем фактические характеристики измененного сечения:
|
|
Проверяем прочность измененного сечения в двух точках А и Б (рис. 2.4).
Рис. 2.4 Измененное сечение главной балки
Определяем нормальные напряжения:
Условие прочности выполняется;
Условие прочности выполняется.
Статический момент измененного пояса относительно нейтральной оси
Статистический момент измененного получсечения относительно нейтральной оси
Касательные напряжения:
где 
- расчетное сопротивление срезу, 
Приведенные напряжения проверяем в точке Б:
22,23 кН/см2<31,63 кН/см2
Условие прочности выполняется в обоих сечениях.