Максимальная величина изгибающего момента, действующего в середине пролета главной балки :
М н = q н * l 2 *a / 8 = 82,14 * 21 2 *1,02 / 8 = 4618,53 кН*м
М = q * l 2 * a / 8 = 96,954 * 21 2 *1,02 / 8 = 5451,48 кН*м
Поперечная сила :
Q = q * l * a / 2 =96,954*21*1,02 / 2 =1038,38 кН
2.3.Компоновка сечения главной балки
Для определения высоты главной балки вычисляется требуемый момент сопротивления
W тр = M / R y =545148 / 24,5= 22250,94 см 3
Минимальная высота балки, определенная из условия обеспечения требуемой жесткости :
h min = l * R y * g c / (10 5 * f / l ) * М н / М , где f / l =1 / 400 и R y = 24.5 кН / см 2
h min = 2100 * 24.5 * 400 * 461853 / 105 * 545148=174.36 см h opt = 1.15 * Ö W тр / t w
Ориентировочная толщина стенки балки
t w = 7 + 3 * h / 1000 ,где h =(1/10)* l = 21000/10 = 2100 мм
t w = 7 + 3*2100 /1000 =13,3 мм
Принимаем толщину стенки балки 14 мм. Оптимальная высота балки, обеспечивающая ее минимальный вес :
h opt = 1.15 * Ö 22250,94 / 1.4 = 144,98 см , т.к. h opt < h min , то
h opt = 1,73 *Ö W тр / t w = 1,73 * Ö 22250,94 / 1.4 =218,1 см
При этом высота балки не может быть больше необходимого ограничения габарита :
h стр = H-( t н+ h б.н. ) =(11-7) –(0.12 + 0.4) =3.48 м
Принимаем h = (0.85-0.9) * h opt = 190 см
Принятая толщина стенки проверяется на срез
t w ³ K*Q / (h w * R s* g c ) =1.2*1038.38 /(190*14.21) =0.769 см , условие выполнено
Определяем условную гибкость стенки :
l w = h w / t w*Ö R y / E =190 / 1.4 *Ö 24.5 / 20600 =4.68 < 5.1 , условие выполнено
Требуемая площадь сечения пояса :
A f тр = W тр / h - t w * h / 6 = 22250,94 / 190 - 1.4 * 190 / 6 = 72,78 см2
Обычно ширина пояса принимается равной (1/3 - 1/5) * h. Принимаем b f = 40 см
(b f ³180 мм), толщина пояса t f = A f / b f = 2 см. , учитывая что t f £ 3 t w
(20мм < 42мм)
Рис.4*. Составное сечение главной балки
Значит h w = h - 2 * t f =190- 2*2 =186 см
Для обеспечения устойчивости сжатого свеса пояса необходимо, чтобы соблюдалось условие : b ef / t f £ 0.5 * Ö E / R y
b ef = b f / 2=40/2=20 см -это ширина свеса сжатого пояса
20 / 2 £ 0.5 * Ö 20600 / 24.5
10 £ 14,5 - устойчивость сжатого свеса пояса обеспечена