h, м | 0.8 | 1.00 | 1.25 | 1.50 | 1.75 | 2.0 | 2.50 |
tw, мм | 6-8 | 8-10 | 9-10 | 10-12 | 12-14 | 14-16 | |
kw=h/ tw | 133-100 | 125-100 | 140-125 | 150-125 | 140-125 | 178-156 | |
Примечание Большие значения tw и меньшие kw характерны для сталей повышенной прочности. |
Кроме оптимальной высоты, существует минимальная высота, определяемая из условия обеспечения требуемой жесткости балки:
, (3.18)
где n0 – величина обратная предельному относительному прогибу, для главных балок рабочих площадок, несущих технологические нагрузки, n0 = 300. ([2] т.19 п.2)
В любом случае высота балки не может быть больше ограниченного габарита, так называемой строительной высоты:
h≤hстр = 100 H - (tн+ hб.н.+ h в.б.) - 100 L / no , (3.19)
где H - разница отметок (м) верха настила и габарита помещения под рабочей площадкой (обе эти отметки принимаются по Заданию); tн - толщина настила (см); h в.б. - высота вспомогательной балки (см); hб.н . - высота балки настила (см).
Величины hб.н. и hв.б. необходимо учитывать только при этажном сопряжении балок (вспомогательных с главной, балок настила со вспомогательными). Назначение высоты стенки балки, отвечающей требованиям минимума веса и необходимой жесткости, зависит от соотношения величин
hopt,, hmin и h стр.
Возможны четыре варианта решения задачи (рис. 8):
1. hmin£ 0.85hopt - в этом случае hw@ 0.85hopt
2. 0.85hopt < hmin £ 1.15hopt - в этом случае hw@ hmin
Рис.8. Зависимость оптимальной высоты балки от ее массы
3. hmin > 1.15hopt - обычно этот вариант имеет место при использовании стали повышенной прочности, при больших пролетах и небольших действующих нагрузках; подобрать сечение оптимальное по весу и полностью использовать прочностные характеристики металла в этом случае невозможно.
Определение hw носит итерационный характер: принимают пониженное на 5 - 10 % расчетное сопротивление Ry и переопределяют по формулам ( 3.15), (3.14) и (3.18) hopt и hmin , которые при этом сближаются по величине. Цикл вычислений повторяют до тех пор, пока не будет удовлетворяться условие hmin £ 1.15hopt, тогда hw@ hmin.
4. если hw> h стр , оптимизация сечения невозможна, высоту стенки hw принимают не более h стр, остальные параметры сечения подбирают таким образом, что бы удовлетворялись требования прочности и жесткости.
Выбор сопряжения балок как раз зависит от необходимого габарита, если удовлетворяется неравенство (4.12), то можно выбрать этажное сопряжение (рис9а), если нет, то балки главная, вспомогательная и балка настила будут примыкать в одном уровне (рис.9б).
Рис.9. Сопряжение балки настила с главной
а) этажное сопряжение, б) сопряжение в одном уровне и пониженное
Окончательно высота балки берется не менее hмин и может приниматься несколько меньшей оптимальной высоты
Требуемая площадь сечения пояса:
? (3.20)
Ширина пояса, которая обеспечивает общую устойчивость балки и равномерное распределение нормальных напряжений по ширине пояса:
, но не менее 180 мм
Толщина пояса: t f =,при этом должны соблюдаться условия:
и tf £ 3 tw
При окончательном назначении размеров сечения, их желательно согласовать со стандартными размерами листового проката (см. табл. 3 Прил. 2).