17. Проверка и обеспечение общей устойчивости балок.

Общая устойчивость – это способность балки сохранять проектное положение под внешней нагрузкой. Если это условие не выполняется, то общая устойчивость балки не обеспечена, при этом сама балка выпучивается, прогибается и скручивается. Для сохранения общей устойчивости производят разрезку сжатого пояса главной балки второстепенными или балками настила, связевой решеткой либо приваркой ж/б плит к верхнему поясу. Условие устойчивости проверяется по отношению шага второстепенных балок к ширине сжатого пояса: – допускаемое значение принимается из СНиП.

Условия для проверки общей устойчивости балки по изгибающему моменту:

– коэффициент уменьшения напряжений при общей потере устойчивости.

;

h – высота рассматриваемой балки деленная пополам (фактическое расстояние от дальней точки с max напряжениями до дальней с min-ми).

Для симметричных сечений в качестве h принимают полную высоту, а вычисляют для этого типа сечений.

– свободная длина сжатого пояса (между точками закрепления); – коэффициент понижения напряжений в зависимости от типа поперечного сечения. , – аргумент вычисляемый по типу и размерам сечения: t – толщина стенки; b_f u t₁ – ширина и толщина пояса балки; h – расстояние между осями поясов; а – размер, равный 0,5h.

18. Расчет укрупнительного стыка главной балки.

Болтовое соединение на высокопрочных болтах используется при высоте балок > 1м. Расчет сводится к определению количества болтов в пределах стенки и полки. Накладки принимают площадью не больше площади стенки и полок соответственно

Правила расстановки: 1.болты в пределах стенки с каждой стороны устанавливают парами симметрично относительно продольной оси балки; 2.кол-во вертикальных рядов произвольно; 3.расстановка равномерна;

4.невысокопрочные болты используются редко.

Ни накладок, ни паст, увеличивающих силу трения не используют. Поверхность соединяемых элементов обязательно зачищается .

Расчет болтов в пределах пояса

Ширина накладки м.б. = ширине пояса. Расчет проводится для одной стороны болтового соединения:

, где – момент инерции поясов сечения; – момент инерции сечения.

Продольная сила определяется по формуле: , где h – высота балки.

Количество болтов определим по формуле: , где Q_bh – несущая способность одного высокопрочного болта (берется из СНиП). n_b округляем до целого четного числа.

Расчет болтов стенки

Болты образуют точечное поле. Сила, приходящаяся на самый напряженный болт равна:

где – количество вертикальных рядов; M_w – момент, который приходится на стенку;

– расстояние между самыми напряженными болтами.

Необходимо провести расчет с учетом поперечной силы: ,где n_b – количество болтов в одном вертикальном ряду. Для самого напряженного болта усилие равно

19. Соединение поясов балки со стенкой.

Соединение поясов составной балки со стенкой осуществляют в сварных балках поясными швами, в клепаных и болтовых – поясными заклепками или болтами. Соединение при помощи сварного шва должно предотвращать сдвиговые деформации, т.е. сечение работает как монолит, расчет проводят на действие τ в том числе. Дополнительно нужно учесть нагрузки от вышележащих балок при отсутствии ребер жесткости. τ (касательные напряжения) возникают из-за неравномерного сдвига, при этом считается, что деформации в поясе и в стенке на стыках примерно одинаковы.

Условие среза по касательным напряжениям (Q/A) можно не проверять, т.к. оно войдет в условие опорных ребер. Учитывают усилие Т и V от местных напряжений, если они присутствуют. Т и V представляют в виде усилий, распределенных по длине балки. Тогда:

Т распределено по длине балки. Фактически это усилие на единицу длины балки.

F – опорная реакция одной балки (для двух балок 2F),

l_ef – длина пояса главной балки, воспринимающая локальные напряжения.

Таким образ. усилия, возникающие в сварном шве можно определить (при наличии местных напряжений):

Если местных напряжений нет: Nw = T.

20. Стыки прокатных балок.

Стыки прокатных балок выполняют сварными. Наиболее просто и удобно соединение балок встык. Чтобы уменьшить усадочные сварочные напряжения, необходимо варить стык быстрее; чтобы охлаждение шло более равномерно, следует начинать варить с менее жесткого элемента – стенки. Однако при ручной сварке такого стыка с применением обычных способов контроля сварки растянутый пояс балки в стыке будет иметь меньшую прочность, чем вне стыка, так как расчетное сопротивление сварного шва встык на растяжение меньше расчетного сопротивления основного металла.

При необходимости устройства стыка в сечении, где действует больший изгибающий момент, делают прямое соединение балок встык, а полки усиливают накладками. Изгибающий момент в таком стыке воспринимается швами и накладками. Расчет момента производится по формуле:

Отсюда определяем расчетное усилие в накладке: затем площадь поперечного сечения накладки

Угловые швы, прикрепляющие накладку к балке, должны быть рассчитаны на усилие в накладке. Чтобы уменьшить сварочные напряжения, эти швы не доводят до оси стыка на 25 мм с каждой стороны. При изготовлении конструкций в полевых мастерских, когда трудно обработать торцы балок под сварку, можно осуществить стык только с помощью накладок . Однако из-за большой концентрации напряжений в таком стыке применять его можно в конструкциях, работающих только на статическую нагрузку и при положительных температурах.

Накладки на стенку конструктивно принимают шириной 100 – 150 мм, толщиной, приблизительно равной толщине стенки, и высотой, равной высоте прямолинейного участка стенки .

Угловые швы, прикрепляющие накладки к стенке, следует проверять на действие поперечной силы

21 Стыки составных балок

22 Способы опирания балок

первый способ

23 Расчет опорного ребра балки

25. Область применения и классификация центрально сжатых колонн.

Колонны предназначены для передачи нагрузки от балочных клеток, ферм покрытий, рабочих площадок и других конструкций на нижележащие или на фундаменты. В центрально-сжатых колоннах равнодействующая сила приложена по оси колонны и вызывает центральное сжатие расчетного поперечного сечения. Центрально-сжатые колонны состоят из трех основных частей: оголовка, стержня и базы (башмака). Случай центрально-сжатых колонн имеет место в одноэтажных и многоэтажных гражданских и промышленных зданиях, когда горизонтальные усилия воспринимаются системой вертикальных связей.

По типу сечений различают сплошные колонны, состоящие из прокатных двутавров или труб или различных комбинаций открытых профилей, и сквозные, состоящие из двух или четырех ветвей, соединенных между собой планками или решетками из уголков или швеллеров.

Рациональными типами сечений для сравнительно коротких колонн являются широкополочный двутавр, труба и сварное двутавровое сечение, составленное из трех листов.

26. Типы поперечного сечения центрально сжатых сплошных колонн

Обычно сечение сплошной колонны проектируют в виде широкополочного двутавра, прокатного или сварного, удобного в изготовлении с помощью автоматической сварки и позволяющего просто осуществлять примыкание поддерживаемых конструкций. Сварной двутавр является основным типом сечения сжатых колонн.

колонны крестового сечения. При небольших нагрузках они могут составляться из двух уголков крупного калибра; из трех листов свариваются тяжелые колонны.

колонны из трех прокатных профилей

колонны трубчатого сечения

Сварка дает возможность получить колонны замкнутого сечения и других типов, например из двух швеллеров, которые при больших нагрузках могут быть усилены листами, или из уголков.

сечение легкой колонны из тонкостенных гнуто-сварных профилей