Вспомогательные балки являются горизонтальными элементами балочной клетки и служат опорами для обшивки.

Как правило, они изготавливаются из прокатных двутавров за исключением верхней и нижней обвязок. Это связано с большей жёсткостью двутавра по сравнению со швеллером. Вспомогательные балки также возможно изготавливать из швеллеров, которые вследствие конструктивных особенностей лучше противостоят коррозии.

Расстояние между вспомогательными балками l ₀ определяется конструктивными требованиями, согласно которым должна быть обеспечена пространственная жёсткость затвора и устойчивость обшивки на участке между балками. Указанные требования (в поверхностных затворах) выполняются, если на участке между ригелями расстояние в свету между соседними балками (рис.6) l ₀ ≤ 70t ₀ и l ₀ ≤ 90t ₀ – в верхнем консольном участке затвора. Расстояние между двумя самыми верхними балками поверхностного затвора допускается увеличивать до l ₀ =120 t₀.

Из условия прочности [1] допустимое расстояние между вспомогательными балками

[l0] = 1,63 × t0 ×

(6)

       Полученную величину сравнивают с принятым при конструировании поперечного сечения затвора расстоянием l ₀ . Если l ₀ > [ l ₀ ], то рекомендуется добавить вспомогательную балку, но не увеличивать толщину обшивки. Это связано с тем, что затраты металла на все вспомогательные балки составляют не более 10% от веса затвора, а вес обшивки составляет почти 30% веса затвора. Поэтому увеличение толщины обшивки на 1-2мм приведёт к значительному увеличению металлоёмкости всей конструкции.

Рис. 6 Размещение вспомогательных балок

       Вспомогательные балки рассчитывают на действие гидростатического давления, передаваемого обшивкой. В качестве расчётной схемы принимают многопролётную неразрезную балку, нагруженную во всех пролётах равномерно-распределённой нагрузкой (рис.7). Пролёты неразрезной балки равны длине панели l_m . Для расчёта выбирают самую нагруженную балку – расположенную ниже всех. Расчёт вспомогательной балки сводится к определению требуемого момента сопротивления W_cal, по которому из сортамента подбирают нужный профиль.

Рис.7. Расчётная схема и расчётное сечение вспомогательной балки

а – расчётная схема; б – определение размера l _б ; в – расчётное сечение

        Нагрузка на вспомогательную балку определяется по формуле:

 где p – среднее гидростатическое давление по высоте грузовой площадки l _б.

здесь

l _б =

       С незначительной погрешностью можно принять гидростатическое давление p на уровне расчётной вспомогательной балки по аналогии с формулой (1).

       Максимальный изгибающий момент в балке (рис.8а) равен:

       Требуемый момент сопротивления:

Wcal =

(9)

где R_{y (из)} – расчётное сопротивление при изгибе фасонной стали (таб.1)

Обшивка обладает разгружающим действием для вспомогательных балок. В связи с этим в расчётное сечение вспомогательной балки можно включать часть примыкающей обшивки длиной a_t :

at =bf +  1,3 · to ·

(10)

где

b_f – ширина полки вспомогательной балки (для балки из швеллера b_f = 0)

Е – модуль упругости стали (Е = 206000МПа)

R_y – расчётное сопротивление листовой стали толщиной 10мм ( таб.1 ).

       В этом случае расчётный момент сопротивления определяется для составного сечения методами строительной механики и сопромата.

       Подбор вспомогательной балки выполняют по таблицам сортамента (прил.3 или 4) таким образом, чтобы фактический момент сопротивления балки удовлетворял условию:

       После подбора балки проверяют её относительный прогиб:

= <[ ]

(11)

где =  –[ ]  допустимый относительный прогиб для вспомогательных элементов балочной клетки.

       Вспомогательные балки выполняются из швеллера или двутавра; все вспомогательные балки принимают одного размера; верхняя балка обвязки выполняется всегда из швеллера; нижнюю обвязку можно выполнить из равнополочного уголка 100×10мм.

3.3 Расчёт стойки

Опорами для горизонтально расположенных вспомогательных балок служат стойки. Фактически стойки являются поясами поперечных связевых ферм, причём нагрузка от вспомогательных балок передаётся не в узлах, а пролёте, в результате чего стойки получают изгиб.

В курсовом проекте (работе) расчёт стоек производится по упрощённой схеме, когда каждый фрагмент стойки между узлами рассматривается как однопролётная балка, но вычисленный для неё изгибающий момент увеличивается на 25% (тем самым учитывается влияние продольной силы). Опорами для таких однопролётных балок служат узлы поперечных связей, примыкающих к стойке и ригели (рис. 8).

Силы F_i, действующие на стойку, определяются по формуле:

где q _б см. (7), l_m см. п. 2.4

Рис. 8 Расчётная схема стойки

По максимальному изгибающему моменту в наиболее нагруженной балке, увеличенному на 25%, определяют требуемый момент сопротивления стойки:

Wcal =

(13)

По расчётному значению из сортамента подбирают необходимый двутавр, у которого W > W_cal .

После подбора двутавра относительный прогиб стойки с незначительной погрешностью определяем по формуле:

=  <[ ]

(14)

Расчет ригеля