Определим ширину грузовой площади на главную балку: ширина грузовой площади равна B = 4 м. На рисунке 14 показан фрагмент балочной клетки и грузовая площадь на главную балку.
Определяем погонные нагрузки на главную балку:
где коэффициент 1,02 учитывает собственный вес главной балки; B — ширина грузовой площади на главную балку, м:
На рисунке 15 показана расчетная схема главной балки.
Определим величину наибольшего изгибающего момента и поперечной силы, возникающих в балке:
На рисунке 16 показаны эпюры изгибающих моментов (M) и поперечных сил (Q), возникающих в главной балке.
Подбор сечения главной балки выполняем аналогично балке настила. Из условия прочности по нормальным напряжениям определяем минимальный требуемый момент сопротивления:
из условия жесткости определим минимальный требуемый момент инерциисечения:
Получаем, что для удовлетворения условиям прочности и жесткости необходимо принять двутавр № 40Б2 с и [3].
Принятое сечение необходимо проверить по следующим критериям:
Условие прочности опорных сечений по касательным напряжениям по п. 5.12 [2]:
где — максимальная поперечная сила, возникающая в балке от расчетной нагрузки, кН; — статический момент сдвигаемой части сечения относительно нейтральной оси, ; — толщина стенки двутавра, см; — расчетное сопротивление стали сдвигу, кН/см². Расчетное сопротивление стали сдвигу определяем по таблице 1*[2]:
Условие выполняется, поэтому прочность опорных сечений по касательным напряжениям обеспечена.
Условие общей устойчивости главной балки.
Для оценки общей устойчивости необходимо проверить условие (п. 5.16* [2]):
где — расчетная длина главной балки, м; b — ширина сжатого пояса главной балки, м; — предельная величина, определяемая по таблице 8*[2]. При этом размеры сечения главной балки должны удовлетворять следующим соотношениям:
Так как нагрузка приложена к верхнему поясу главной балки, то предельное значение определяется следующим образом:
Расчетная длина главной балки определяется как расстояние между закреплениями верхнего пояса из плоскости, т.е. Выполняем проверку условия общей устойчивости:
Условие выполняется, поэтому общая устойчивость главной балки будет обеспечена.
Проверяется условие:
где F — расчетное значение нагрузки, кН; — условная длина распределения нагрузки, см. Величина силы F определяется по формуле
где — вертикальная опорная реакция балки настила, кН:
Условная расчетная длина определяется по формуле
где — ширина балки настила, см; t — толщина сжатого пояса главной балки, см:
Проверяем условие:
Условие выполняется, поэтому прочность стенки на местное давление обеспечена.
Из конструктивных соображений подкрепим стенку главной балки поперечными ребрами жесткости:
определим максимальный шаг расстановки ребер по п. 7.10 [2]:
минимальную ширину выступающей части ребра:
минимальную толщину ребра жесткости:
Главная балка передает нагрузку на оголовок колонны через опорное ребро (рис. 17).
Расчет опорного ребра сводится к определению толщины и ширины ребра . Основное условие — условие прочности на смятие торца ребра
где — максимальная поперечная сила, возникающая в главной балке, кН; — расчетное сопротивление стали смятию торцевой поверхности, кН/см². Согласно [2] величина для стали класса С245 равна 37 кН/см².
Примем ширину опорного ребра Тогда из условия смятия можно выразить минимальную требуемую толщину опорного ребра:
Исходя из конструктивных соображений, принимаем толщину опорного ребра Величину выступающей части опорного ребра назначаем