94. Балки и балочные стальные конструкции: область применения, типы, последовательность расчета и конструирования.

Обл применения: в К рабочих пл, перекрытий промх и гражд зд, эстакад, мостов и др. соор.

Классификация. в зависимости от расчетной схемы, типу сечения, способу изготовления.

В зависимости от расчетной схемы, балки: разрезные (однопролетные), неразрезные (многопролетные), консольные

По типу сечения – прокатные (обычные или с параллельными гранями – широкополочные) и составные сечения (сварные, клепанные и болтовые).

Пояса составных балок могут выполняться из сталей повышенной или высокой прочности, а стенка из углеродистой стали. Такие балки называются бистальные.

Компоновка балочных перекрытий.

Балочной клеткой

Различают 3 типа балочных клеток: упрощенный, нормальный и усложненный.

А – шаг колонн в продольном направлении; В – шаг колонн в поперечном направлении;

а – шаг балок;1. главные балки; 2. вспомогательные балки (настила)

Главная балка опирается на колонны или стены, а балки настила опираются на главные балки составного сечения.

а – шаг вспомогательных балок; b – шаг балок настила;

Усложненный тип – это система главных балок (1), вспомогательных (второстепенных) балок (2) и балок настила (3).

Типы сопряжений балок: поэтажное, в одном уровне, пониженное и повышенное.

Расчёт стального настила В зависимости от интенсивности нагрузки для настила принимают листы толщ t_d

Стальной настил рассчитывается как балочный элемент или как упругая висячая К.

Расчёт прокатных балок.

Подбор сечения прокатной балки осуществляется в следующей последовательности:

1. Выбор марки стали

2. Определение нормативных и расчётных нагрузок.

3. Определение и .

4. Вычисляют требуемый момент сопротивления Wn.Min³m/Rygc

5. По сортаменту принимается ближайший профиль.

6. Проверка подобранного сечения из условия жёсткости

выполняется проверка общей устойчивости :

W_c-следует определять для сжатого пояса.

Компоновка составного сечения главной балки

Сечение составной балки обычно состоит из трёх листов: стенка и двух поясов. Проектирование включает 2 этапа: на 1 компонуют и подбирают сечение, на 2 – проверяют прочность и устойчивость балки в целом и её элементов, а также проверяют по прогибу. Компоновку составного сечения начинают с установления высоты балки.

max высота балки ограничивается заданными габаритами помещения. После установления высоты балки определяют минимальную толщину стенки из условия работы её на срез и сравнивают с ранее назначенной.

С ечение составной главной балки

Назначая окончательно толщину стенки, соблюдается условие

Сечение поясов балок подбирают по max расчётному изгибающему моменту и требуемой площади полок. Требуемую площадь полки ,

где J_f=J-J_w – момент инерции поясов относительно центра тяжести сечения;

J=Wh_w/2 – момент инерции балки;

J_w=t_wh_w³/12 – момент инерции стенки балки;

h₀ – расстояние между центрами тяжести полок (h₀=h-t_f).

Назначив сечения стенки и полок, вычисляют фактическое значение W и проверяют нормальные напряжения

или

Максимальные касательные напряжения

Относительный прогиб балки f/L не должен превосходить предельного значения 1/n₀, установленного нормами. От действия распределённой нагрузки:

.

Прогиб составных балок можно не проверять, если фактическая высота балки больше h_min.

Проверка общей устойчивости главной балки.

,

где W_c - следует определять для сжатого пояса;

j_b - коэффициент, определяемый по прил. 7 [3].

При отношении расчётной длинны балки l_ef к ширине сжатого пояса b, не превышающем нормативных значений устойчивость проверять не требуется.

Расчётная длина главной балки l_ef принимается равной расстоянию между точками закрепления сжатого пояса от поперечных смещений.