4.Подбор и проверка сечений прокатных балок по предельным состояниям.
Наиболее сложным в расчёте балки является
назначение её размеров. Оптимальной
балкой является балка минимального
веса и оптимальной высоты. При подборе
сечения определяем требуемый момент
сопротивления: Wтреб=Мmax/
-
расчетное сопротивление стали при
изгибе; γc
– коэффициент условий работы конструкции.
По требуемому моменту сопротивления
выбираем тип профиля балки.
Проверка прочности балки (расчет по I группе предельных состояний)
Нужно проверить наибольшие нормальные, касательные напряжения и их совместные действия. Но в разрезных балках места, в которых преобладают нормальные и касательные напряжения, как правило, не сходятся; их проверка происходит по формулам
Если опирание балки предусмотрено не
через опорное ребро, то следует проверить
условие среза на концах балки. Это тоже
касательное напряжение:
Изгибающие моменты и поперечная сила действуют совместно по всей длине балки (исключаются только особые сечения, в которых М или Q равны нулю).
Проверка прогиба балки (расчет по II группе предельных состояний)
Если высота балки принята больше
, то условие жесткости считается
выполненным и прогиб не рассчитывается.
В другом случае : Относительный прогиб
Где нормативная нагрузка на 1 м балки
Запас не должен превышать 5 %
При невыполнении проверок балки необходимо:
-измененить материала конструкции,
-измененить геометрических параметров конструкции,
-введение подкрепляющих элементов.
5. Балки и балочные конструкции
Балками называются конструкции сплошного сечения, длина которых значительно превышает размеры сечения. Балки работают на изгиб. В зависимости от нагрузки и пролета применяют балки двутаврового и швеллерного сечения, прокатные или составные. Прокатные балки. используются в конструкциях, где требуется момент сопротивления W≤13 000 см2. Толстостенность балок позволяет получать существенный эффект за счет использования упругопластической работы их материала.
Составные балки. Находят применение при строительстве мачт, эстакад, используются как подкрановые. Составную балку проектирую наиболее экономичным способом под заданную нагрузку и пролет. При необходимости составные балки облегчают, уменьшая ширину полок у опор либо изготавливая перфорированную стенку.
1.Сварные балки из 3 листов: а) без ребер жесткости б) с ребрами жесткости.
2.Бистальные балки: – полочки воспринимают значительные напряжения, при этом относительная деформация весьма мала; – стенка выполнена из пластической стали, которая может работать в области предела текучести. 3.Балки с гофрированной стенкой. 4.Балка с перфорированной стенкой.
5
.Предварительно
напряженные балки
Общая характеристика балочных конструкций. Типы балок и их сечений.
Балки являются основным и простейшим конструктивным элементом, работающим на изгиб.
В конструкциях небольших пролетов длиной до 15-20 м наиболее рационально применять сплошные балки. При увеличении нагрузки длина пролетов увеличивается, известны примеры применения сплошных подкрановых балок пролетом 36 м и более. Такие балки часто бывают двустенчатыми, т. е. имеют коробчатое сечение. В автодорожных и городских мостах пролеты сплошных балок достигают 200 м и более. Основным типом балок является двутавровое симметричное сечение. Мерой эффективности, т. е. выгодности сечения балки как конструкции, работающей на изгиб, является отношение момента сопротивления к площади сечения, равное ядровому расстоянию ρ = W/F. Сопоставление ядровых расстояний двутаврового, прямоугольного и круглого сечений, приведенное на рис. 1, показывает, что двутавровое сечение выгоднее круглого в 3 раза и прямоугольного в 2 раза, т.к. в этом сечении размещение материала идеальным образом подходит к размещению нормальных напряжений от изгиба балки. Поэтому металлические балки проектируют обычно двутаврового сечения, чему соответствует хорошая работа металла на скалывание, допускающая делать стенку балки довольно тонкой.
Рис. 1. Сравнение типов сечений балок
В зависимости от пролета и нагрузки используют типы балок двутаврового и швеллерного сечения, составные или прокатные - сварные или клепаные. Применяются в строительстве прессованные, балочные конструкции из гнутых профилей, составные из алюминиевых сплавов, тонкостенные балки, а также балки предварительно-напряженные и бистальные балки, т.е. балки, изготовленные из двух разных сталей.
Чаще применяются балки разрезные, однопролетные, так как они очень удобны для монтажа и просты в изготовлении.