5. Розрахунок з’єднання поясів зі стінкою головної балки.

З’єднання поясів зі стінкою здійснюється в зварних балках за допомогою безперервних зварних швів. Якщо пояс зі стінкою не були би з’єднанні один з одним то при згинанні вони зсовувались би один відносно другого. З’єднання поясу зі стінкою не дозволяє утворюватися зсуву, внаслідок чого в з'єднаннях виникають дотичливі напруження уздовж вісі балки. (див. Мал.10)

Мал. 10 До розрахунку з’єднань поясів зі стінкою балки

Зсовуюче зусилля, яке приходиться на 1 см довжини балки, сприймається двома кутовими швами та визначається по формулі

[кН] (2.26)

де - статичний момент перерізу поясу балки відносно нейтральної вісі

зсовуючи сила Т сприймається двома швами, тоді мінімальна товщина цих швів при довжині см буде

мм (2.27)

де - найменший із добутків коефіцієнта глибини проплавлення ( чи ) на розрахунковій опор, який приймається по умовному зрізу метала шва ( ) чи по зрізу металу на межі сплавлення шва ( ).

n – кількість швів

Висновок:

6. Перевірка загальної та місцевої стійкості елементів головної балки

1. Вузька довга балка, яка не розкріплена в боковому напряму та навантажена понад визначеної межі, може утратити свою первісну форму рівноваги тобто утратити стійкість получив великі відхилення в плані, що виявляється у боковому випинанні стиснутого поясу та закрученні балки в цілому. Це явище називається утратою загальної стійкості балки, а навантаження та напруження, при яких починається утрата загальної стійкості називаються критичними (див.Мал.11).

Мал.11 Утрата загальної стійкості консольної балки

Утрата загальної кількості починається з кручення поперечного перерізу балки, в результаті чого здійснюється відхилення поясів у плані та балки, окрім згинання у вертикальній плоскості, зазнають також згинання у горизонтальній плоскості та крученню. Очевидно, що чим ширше пояса та більше , тим вище критичне напруження і стійкість балки. Критичні напруження можуть бути значно підвищені закріпленням у прольоті верхнього поясу балки від можливого бокового відхилення.

Випинання здійснюється на ділянках між точками закріплення стиснутого поясу. Відповідні відстані характеризують вільну (розрахункову) довжину балки . Загальна стійкість тим вище, чим менше відношення вільної довжини до ширини стиснутого поясу та відношення моментів інерції . Таким чином, збільшення моменту інерції відносно нейтральної осі доцільне для підвищення міцності, жорсткості балки, невигідно з точки зору її загальної стійкості.

Підвищенню загальної стійкості сприяють розвиток поясів та зменшення вільної довжини великопрольотних балок за рахунок додаткових зв’язків.

В нашому випадку головна балка розкріплена балками настилу через відстань, що дорівнює - .

Якщо відношення не перевищує значень, розрахованих при

та

по формулі

(2.28)

де з врахуванням розвитку пластичних деформацій, для перерізів балок працюючих пружно, то загальну стійкість балки можна ураховувати забезпеченою

Висновки:

В решті випадках необхідна перевірка виконання умови

де - коефіцієнт, який зменшує несучу спроможність балки внаслідок можливої утрати загальної стійкості

Для балок з симетричним двотавровим перерізом коефіцієнт визначається по формулі

(2.29)

де - - коефіцієнт, визначається [Л-3, табл.77] для стальних балок залежно від параметру

(2.30)

Якщо , то критичне напруження виникає в упругопластичній стадії роботи сталі і в умові стійкості замість треба підставити коефіцієнт

- осьовий момент інерції відносно осі х,

- осьовий момент інерції відносно осі у. (2.31)

Висновки:

2. Місцеве вигинання окремих елементів конструкцій від діяння нормальних (стискуючих) або дотичних напружень називається утратою місцевої стійкості.

Як конструктивний елемент балки є система тонких пластин, які находяться в напруженому стані, якщо напруження в пластинках досягнуть критичних значень, то може здійснюватися їх випинання або місцева втрата стійкості.

В балках втрати та стійкості можуть стиснути й пояс від діяння нормальних напружень, та стійка напружень, а також і від їх сумісного діяння, якщо вони недостатньої товщини.

Утрата стійкості одним із елементів балки повністю або частково виводить його з роботи, робочий переріз балки зменшується, часто становиться несиметричним, центр згинання зміщується, і це може привести до дострокової утрати несучої спроможності всієї балки.

При конструюванні балок слід мати на увазі суттєву різницю між утратою місцевої стійкості стінки і поясного листа.

Стінка є проміжним елементом балки, який окантований поясами. Внаслідок цього вона не може вільно деформуватися у своїй плоскості та її криволінійна форма не відразу приводить до утрати несучої спроможності балки. Щодо поясного листа то він має вільні звіси, і тому його випинання швидко робить балку непрацездатною.

1. Стійкість стиснутого поясу. Стиснутий пояс зварної балки є довга пластина, яка шарнірно прикріплюється своєю довгою стороною до стінки балки та навантажені рівномірно розподіленим по перерізу пластини нормальним напруженням, діючим уздовж довгої сторони пластини. Утрата стійкості такої пластини здійснюється шляхом хвильообразного випинання її країв. Шарнірне закріплення поясу стінкою приймається як запас міцності тому, що гнучка стінка не може оказати сильне протидіяння повороту поясу при утраті стійкості його вільних країв.