· Проверка местной устойчивости поясов и стенки прокатной балки не требуется, так как она обеспечена их толщинами, принятыми из условий проката.

3. Подбор и проверка сечения главной бал ки

· В расчётной схеме главная балка рассматривается как разрезная свободно опёртая, нагруженная равномерно распределенной нагрузкой (рис. 5, а-б). Сечение главной балки – двутавровое, сварное из трёх листов (рис. 5, в). Марка стали – по заданию.

стенка

полка

g

в )

Рис. 5. Главная балка:

а – конструктивная схема; б – расчётная схема; в – поперечное сечение

· Максимальные значения внутренних усилий в главной балке от расчётной нагрузки:

· Требуемый момент сопротивления сечения балки:

,

где R_y – расчётное сопротивление стали по пределу текучести; по прил. 1 принимаем R_y = 300 МПа = 30,0 кН/см² (марка стали С345 – по заданию; предполагаемая толщина листового проката 20…40 мм).

· Оптимальная высота балки – высота, при которой вес поясов будет равен весу стенки, а общий расход материала на балку – минимальным:

,

где k – конструктивный коэффициент; для сварной балки переменного по длине сечения k = 1,1;

t_w – толщина стенки балки; предварительно принимаем t_w = 1,2 см.

· Минимальная высота балки – высота, при которой обеспечивается необходимая жесткость балки при полном использовании несущей способности материала:

,

где f_u – предельно допустимый прогиб; балки для пролёта L = 12 м: f_u = L/217 (по прил. 4);

g_f – коэффициент надёжности по нагрузке; для временной нагрузки g_f = 1,2.

· Окончательно принимаем высоту балки так, чтобы она была примерно равна оптимальной (h » h_opt ), но не менее минимальной (h > h_min ). Отступление от оптимальной высоты на 20…25% слабо влияет на расход материала. Высота стенки балки h_w должна соответствовать ширине листов по сортаменту (прил. 5).

· Назначаем высоту стенки h_w = 900 мм; h_min = 67,81 см < h_w = 90,0 см » h_opt = 86,78 см.

· Рекомендуемая толщина стенки (здесь h_w принимается в мм):

,

· Принимаем в соответствии с сортаментом (прил. 5) t_w = 10 мм.

· Наименьшая толщина стенки t_w,min из условия её работы на срез:

где R_s – расчётное сопротивление стали срезу; марка стали С345 (по заданию); толщина листа соответствует толщине стенки t_w : для листового проката толщиной 4…10 мм R_s = 0,58R_y = 0,58 × 33,5 = 19,43 кН/см² .

· Момент инерции стенки:

· Толщина полок (поясов) принимается примерно в два раза больше толщины стенки:

t_f » 2t_w = 2×10 = 20 мм.