Определение размеров поперечного сечения

Подбор сечения составной двутавровой балки начинают с определения ее высоты h, значение которой должно удовлетворять условию:

где h min – минимальная высота балки из условия обеспечения допустимого относительного прогиба;

hопт – оптимальная высота балки.

Минимальную высоту сечения определяют по формуле:

где R у(из) – расчетное сопротивление при изгибе листовой стали толщиной более 20 мм, МПа;

ℓеƒ – расчетный пролет, см;

К2 – коэффициент, учитывающий увеличение прогиба, вследствие уменьшения высоты ригеля на опорах, к2 = 1,08;

Е – модуль упругости стали, МПа;

γƒ – коэффициент надежности по нагрузке для гидростатической нагрузки γƒ=1;

К1 – коэффициент, учитывающий влияние собственного веса затвора на усилия в поясах ригеля, К1=1,1;

[ ℓ/f ] – величина обратная допустимому относительному прогибу ригеля (см. стр.65 [ 2 ]).

Оптимальную высоту сечения определяют по формуле:

3 hопт = √1,5*λw*Wтр, см

(22)

где λw – гибкость стенки, принимаемая при назначении оптимальной высоты

балки равной λw=5√ Е / R у (R у принимать по СНиП-II-23-81* для

листовой стали толщиной до 20 мм);

Wтр – требуемый момент сопротивления сечения, см³.

где Мmax – изгибающий момент в середине пролета ригеля, выраженный в кН*м и определяемый по формуле:

где q – равномерно распределенная нагрузка по длине нагруженного пролета ригеля, определяемая по (19), кН/м;

ℓ г и ℓеƒ – соответственно, нагруженный пролет и расчетный пролет затвора, м.

Предварительно высота сечения балки назначается как промежуточное значение между h min и hопт, но ближе hопт с учетом того, что в сечение напорного пояса входит часть приваренной к нему обшивки (см. рис. 3,в):

где h еƒ – высота стенки балки; ее следует согласовывать с сортаментом широкополосной или толстолистовой стали (приложение 1[ 2 ]), см;

tƒ, tƒ' и tоб – толщина, соответственно, безнапорного пояса, напорного пояса и обшивки, см.

При этом рекомендуется принимать tƒ = tƒ' + tоб ≈ 20÷30 мм, ориентируясь на размеры широкополосной стали.

Для поверхностных затворов высоту ригеля на опорах (см. рис. 1) назначают в пределах hоп ≈ (0,5+0,6) h.

Затем, с учетом толщины проката толстолистовой стали, определяют толщину стенки балки tw (см. рис. 3, б); причем, ее минимальное значение должно быть не менее 8 мм.

Толщина стенки из условия ее прочности по касательным напряжениям на опорах:

R s – расчетное сопротивление на срез для листовой стали до 20 мм, определяемое по [ 3 ], МПа.

Толщина стенки из условия обеспечения местной устойчивости без укрепления ее продольным ребром жесткости:

tw =	h еƒ	√R у / Е, см.	(27)

Далее переходят к определению размеров поясов ригеля, для чего вначале определяют требуемый момент инерции балки:

где Wтр берем из (23), см³ и h – из (25), см.

Момент инерции складывается из моментов инерции стенки и поясов балки:

Тогда, требуемый момент инерции поясов:

Выражая момент инерции поясов через площадь пояса Ап

где hп = (h - tƒ) – расстояние между центрами тяжести поясов, находим требуемую площадь одного пояса балки

А затем, по принятому ранее значению tƒ, определяем требуемую ширину безнапорного пояса

Окончательные размеры tƒ и вƒ должны соответствовать сортаменту на широкополосную сталь. Толщину пояса принимают не более 3 tw и не более 40 мм. Ширину безнапорного пояса принимают вƒ ≥ 200 мм и примерно равной вƒ = (1/3…1/5) h. Если отношение вƒ / h <1/3 увеличивают толщину пояса, но только до 40 мм; при отношении вƒ / h <1/5 толщину пояса уменьшают. Назначив вƒ и tƒ уточняют площадь пояса Ап = вƒ * tƒ.

Исходя из равной нагруженности поясов балки и совместной работы напорного пояса с частью обшивки затвора на участке со свесами, равными аt = 0,65 * tоб √ Е / R у (см. рис. 3, б), определяют площадь напорного пояса:

Ап=(tƒ' + tоб)* вƒ' +1,3 tоб √ Е / R у, см²

(34)

где R у принимается по СНиП II-23-81* для листовой стали толщиной 10мм, МПа;

tƒ', tоб, вƒ' - принимаются в см.

Отсюда, принимая Ап= вƒ' * tƒ', получают ширину напорного пояса:

вƒ' =	Ап – 1,3* tоб √ Е / R у	, см	(35)
tƒ'+ tоб

причем, tƒ' принимается из условия tƒ' ≈ tƒ – tоб, а минимальный размер вƒ' =200 мм.