В однопролетных шарнирноопертых балках с равномерно распределенной нагрузкой по всей длине, оптимальным является изменение сечения на 1/6 части пролета L от опор (см. рис. 4.3).
Рис.4.3. Главная балка (вид сверху)
Момент и поперечная сила на расстоянии 1/6 L от опор (см. рис. 4.4):
Рис.4.4. Положение измененных M u Q
Мизм = 0,56 * Мmax = 0,56 * 300.231,6 = 168.129,7 кг*м;
Qизм = 2/3 * Qmax = 2/3 * 80.061,8 = 53.374,5 кг.
Новое значение ширины полки из условия прочности:
bпизм ≥ (Мизм * h / Ry – δст * hст3 / 6) / (δп * h2) = (168.129,7 * 1,44 / 25*106 – 0,012 * 1,43 / 6) / (0,02 * 1,442) = 0,101 м.
Из условия общей устойчивости в зоне изменения сечения:
bпизм ≥ hст / 10 = 1,44 /10 = 0,144 м.
Из условия удобства сопряжения:
bпизм ≥ bп / 2 = 0,4 / 2 = 0,2 м.
С учетом расстановки ребер жесткости:
bпизм ≥ 0,2 м.
С учетом всех вышеперечисленных условий принимаем ширину полки равной 0,2 м.
Проверка измененного сечения по I и II группам ПС:
В месте изменения сечения действуют как нормальные, так и касательные напряжения, причем наиболее неблагоприятным будет их совместное действие. Проверка проводится по приведенным напряжениям для точки К (см. рис. 4.5):
Рис.4.5. Напряжения в точке изменения сечения
Определение геометрических характеристик измененного сечения произведено с помощью программы «Конструктор Сечений» программного комплекса SCADsoft (см. рис.4.6 и табл. 4.2):
Рис. 4.6. Габариты измененного сечения главной балки
Табл.4.2. Геометрические характеристики измененного сечения главной балки
| Параметр | Значение | Единицы измерения | |
| A | Площадь поперечного сечения | 248 | см2 |
| Wu | Момент сопротивления относительно оси U | 9.412,593 | см3 |
| Wv | Момент сопротивления относительно оси V | 268,683 | см3 |
| Iu | Максимальный момент инерции | 677.706,667 | см4 |
| Iv | Минимальный момент инерции | 2.686,827 | см4 |
σК = Мизм / Wизм = 168.129,7 / 9.412,6*10-6 = 17,9*106 кг/м2;
Sn = δп * bпизм * (hст + δп) / 2 = 0,02 * 0,2 * (1,4 + 0,02) / 2 = 2,84*10-3 м3;
τК = Qизм * Sn / (Iизм * δст) = 53.374,5 * 2,84*10-3 / (6,8*10-3 * 0,012) = 1,86*106 кг/м2;
σпр = (σК2 + 3*τК2)1/2 ≤ Ry * γc * 1,15;
σпр = ((17,9*106)2 + 3*(1,86*106)2)1/2 = 18,2 ≤ 25*106 * 1 * 1,15 = 28,75*106 кг/м2;
Условие выполняется.
fmax = qгбн * L4 / (54 * 384) * [ 13 / (E * Iизм) + 257 / (E * I) ] ≤ [f] = L / 400;
f = 9733,2 * 154 / (54 * 384) * [ 13 / (21*109 * 6,8*10-3) + 257 / (21*109 * 1,08*10-2) ] = 29 мм ≤ 15 / 400 = 38 мм;
Условие выполняется.
