3.3. Изменение сечения главной балки по ее длине

Намечаем место изменения сечения поясов балок на расстоянии 2,2 м от опор, что равно.

Расчетные значения изгибающего момента и поперечной силы в намечаемом сечении:

Расчетное сопротивление стыкового шва на растяжение при обычных методах контроля:

.

Требуемый момент сопротивления в месте изменения сечения балки:

.

Требуемый момент инерции сечения балки:

Требуемая площадь измененного сечения:

.

Ширина пояса:

.

Принимаем и проверяем конструктивные требования:

Принимаем

Все требования удовлетворяются.

Проверяем приведенные напряжения в стенке балки на уровне поясных швов на границе изменения сечения.

Момент сопротивления измененного сечения балки (здесь пренебрегаем собственным моментом инерции полок сечения ввиду их малой величины):

.

Нормальные напряжения:

.

Касательные напряжения:

.

Тогда получаем:

;

Условие прочности удовлетворяется.

Проверим сечение главной балки на опоре по максимальным касательным напряжениям по формуле.

Статический момент половины сечения относительно нейтральной оси:

.

Момент инерции измененного сечения балки:

Прочность опорного сечения балки по касательным напряжениям обеспечена.

3.4. Расчет поясных швов

Для образования поясных швов применяем автоматическую сварку сварочной проволокой Св-08ГА, диаметром 2мм,, что соответствует стали С285.Принимая положение шва «в лодочку» и катет шва, принимаем коэффициенты.

Расчетное сопротивление углового шва по металлу границы сплавления будет:

.

Так как:

;

то расчет поясных швов следует вести по металлу границы сплавления.

Рисунок 4 – К расчёту поясных швов

Требуемый катет шва:

,

Максимальный катет шва:

_{Окончательно принимаем}

3.5. Проверка общей устойчивости балки и местной устойчивости стенки

Общая устойчивость балки будет обеспечена при соблюдении условия.

Отношение <15. Следовательно, в формуле следует принять.Расчетная длина главной балки.

Отношение – левая часть формулы. Правая часть формулы:

Таким образом получаем, что – условие соблюдается, т.е. общая устойчивость главной балки обеспечена.

Условная гибкость стенки:

.

Требуется укрепить стенку поперечными ребрами жесткости, которые располагаем под второстепенными балками, т.е. с шагом, .

При .

Условие соблюдается.

Ширина ребра жесткости: .

Примем

Толщина ребра жесткости: .

Конструируем поперечные ребра сечением 100х8 мм. Проверим местную устойчивость стенки, где расположено место изменения сечения пояса балки.

Изгибающий момент и поперечная сила сечении, при величине , имеем:

Нормальное напряжение в расчетном сечении на уровне поясных швов:

;

Здесь: .

Средние касательные напряжения в расчетном сечении:

Нормальные критические напряжения по формуле:.

Для определения вычислим

Рисунок 5 – К определению расчетного сечения 2 - 2

При .

Критические касательные напряжения по формуле

Здесь:

, где d – меньшая из сторон отсека.

В нашем случае ;

;

Получаем: .

Проверку стенки на местную устойчивость выполним по формуле:

Устойчивость стенки на данном участке обеспечена.

3.6. Конструирование и расчет опорного ребра жесткости

Принимаем конструкцию опорного ребра жесткости по рис.6. Находим требуемую площадь сечения ребра по формуле:

;

Здесь:

–поперечная сила на опоре главной балки;

;

–временное сопротивление стали; для стали С285, прилистового проката;

–коэффициент надежности по материалу;

;

Площадь сечения опорного ребра:

.

Принимая ширину опорного ребра равной ширине пояса на опоре, т.е. , толщина ребра:

;

Принимаем .

Проверим условие местной устойчивости опорного ребра по формуле. Ширина выступающей части опорного ребра:

Ширину полосы стенки балки c, включаемую в расчетное сечение опорного ребра на устойчивость, определяем по формуле:

.

Расчетная площадь сечения опорного ребра на устойчивость:

.

Момент инерции сечения опорного ребра относительно оси y-y:

.

Рисунок 6 – К расчету опорного ребра

Радиус инерции сечения опорного ребра относительно оси y-y:

.

Гибкость опорного ребра:

.

Условная гибкость опорного ребра:

Условие выполняется:

Проверяем опорное ребро жесткости на устойчивость по формуле:

;

Здесь:

–поперечная сила на опоре главной балки;

–коэффициент условий работы конструкции; ;

;

при и;

Таким образом получаем:

.

Устойчивость опорного ребра обеспечена.

Принимаем сварные швы, прикрепляющие опорные ребра к торцу стенки балки, выполняемые полуавтоматической сваркой в среде углекислого газа сварочной проволокой, марки Св-08ГА. Расчетное сопротивление углового шва по металлу шва , по металлу границы сплавления. Для полуавтоматической сварки проволокой диаметром 1,4 – 2,0 мм вертикальных швов при;.

Так как: , то расчет сварных швов необходимо вести по металлу границы сплавления.

Требуемый катет шва по формуле:

;

Принимаем .

Проверяем длину рабочей части шва:

.

Опорное ребро жесткости привариваем к стенке по всей высоте двумя сплошными угловыми швами.