7. Повышение эффективности использование стали в балках за счёт изменения её сечения по длине. Методика решения задачи.

Сечение составной балки, подобранное по максимальному изгибающему моменту, можно уменьшить в местах снижения моментов ( в разрезных балках – у опор). Однако каждое изменение сечения, дающее экономию материала, несколько увеличивает трудоемкость изготовления балки и потому оно экономически целесообразно только для балок пролетом 10-12 м и более.

Изменить сечение балки можно, уменьшив её высоту или сечение поясов. Изменение сечения уменьшением высоты стенки балки конструктивно более сложно, может потребовать увеличения толщины стенки для восприятия касательных напряжений, а потому применяется редко.

Сечение балки можно изменить уменьшением ширины или толщины пояса. В сварных балках распространено изменение ширины пояса, так как высота балки при этом сохраняется постоянной.

В клепаных балках сечение изменяют уменьшением или увеличением числа горизонтальных листов.

При равномерной нагрузке наивыгоднейшее по расходу стали место изменения сечения поясов однопролетной сварной балки находится на расстоянии примерно 1/6 пролета балки от опоры. Действующий в этом месте момент может быть найден графически по эпюре моментов или по формуле:

.

По моменту определяют необходимый момент сопротивления и обычным способом подбирают новое сечение поясов. Ширина поясов при этом должна отвечать условиям:

Возможен и другой подход.

Задают ширину поясного листа уменьшенного сечения и определяют изгибающий момент, который может воспринять сечение:

Затем, приравнивая находят расстояние x от опоры, где изменяется сечение пояса.

Стык различных сечений пояса может бать прямым или косым.

10. Местная устойчивость стенки балки.

Прочность стенки балки обычно добиваются не увеличением её толщины, а укреплением её, специальными ребрами жесткости, расположенными нормально к поверхности выпучивания листа и увеличивающими жесткость стенки. Ребра жесткости делят стенку на отсеки (панели) которые теряют устойчивость независимо друг от друга.

Отдельные устойчивости стенки под действием касательных напряжений.

Для балки стенка которой не укреплена ребрами жесткости – предельная условная гибкость стенки:

Потеря устойчивости в стенке, а действие, только касательных напряжений раньше потери прочности произойти не может.

Согласно ДБН стенку балки необходимо укреплять поперечными ребрами жесткости при:

1) Л>3,2;

>2,2 – при действии местной нагрузки на пояс балки.

Расстояние между поперечными ребрами жесткости, не должно превышать:

при >3,2;

при <3,2;

Ребра жесткости применяются парами, симметричными по обе стороны стенки. Ширина выступающей части ребра:

а – толщина ребра

Ребра жесткости не доводятся до нижнего пояса на величину не меньше 60мм.

Потеря устойчивости стенки балок симметричного сечения под действием нормальных напряжений.

В средине пролета, стенка балки, подвергается, главным образом, воздействию нормальных напряжений. Для борьбы с потерей устойчивости стенки ставят продольные ребра жесткости которые пересекают волны выпучивания.

Для того чтобы не ставить продольные ребра жесткости

Потеря устойчивости стенки балки от совместного действия нормальных и касательных напряжений

1. Устойчивость стенок балок симметричного сечения укрепленными только поперечными ребрами жесткости при отсутствии местного напряжения сминающего стенку.

– относительная гибкость.

где и – нормальные и касательные напряжения для данного сечения балки.

и – значения критических напряжений (определяются по формулам ДБН).

; ;

Устойчивость стенок балок при наличии местного напряжения.