На стенку сварной балки при поэтажном сопряжении балок

5.4. Изменение сечения балки по длине

Сечение балки изменяют в целях экономии металла.

Сечение составной балки, подобранное по максимальному изгибающему моменту в середине пролета, можно уменьшить в местах с пониженным моментом. Наибольший эффект дает симметричное изменение сечения на расстоянии x = l/6 от опор. В сварных балках наиболее простым является изменение сечения за счет уменьшения ширины пояса (рис. 5.5).

Стыкуем сжатый и растянутый пояса прямым сварным швом с выводом концов шва на технологические подкладки с применением полуавтоматической сварки без использования физических способов контроля качества шва. Расчетное сопротивление таких сварных соединений при растяжении принимается пониженным: При использовании физических методов контроля качества шва R_wy = R_y.

Рис. 5.5. Изменение сечения балки по длине

Для снижения концентрации напряжений при сварке встык элементов разной ширины на элементе большей ширины делаем скосы с уклоном 1:5.

Расчетный изгибающий момент и перерезывающую силу на расстоянии от опоры:

Определяем требуемые:

момент сопротивления измененного сечения, исходя из прочности сварного стыкового шва, работающего на растяжение:

момент инерции измененного сечения

момент инерции стенки

I_w = t_wh_w³ / 12 = 1,2 · 150³ / 12 = 337500 см⁴;

момент инерции пояса

площадь пояса

ширину пояса

По конструктивным требованиям ширина пояса должна отвечать условиям:

По сортаменту принимаем измененный пояс из универсальной стали сечением 24025 мм с площадью

Вычисляем геометрические характеристики измененного сечения балки:

момент инерции

момент сопротивления

W₁ = 2I₁/h = 2∙1035188 / 155 = 13357 см³;

статический момент пояса относительно оси х-х

Производим проверку прочности балки в месте изменения ее сечения в краевом участке стенки на уровне поясных швов (рис. 5.6) на наиболее неблагоприятное совместное действие нормальных и касательных напряжений, для чего определяем:

нормальные напряжения

касательные напряжения

Проверяем прочность стенки балки по формуле

Рис. 5.6. Распределение напряжений в месте изменения сечения балки

При наличии сосредоточенной нагрузки F_b (см. рис. 5.4) и отсутствия поперечного ребра жесткости в сечении под нагрузкой проверка прочности стенки производится с учетом локальных напряжений σ_loc по формуле

Если эти проверки не выполняются, необходимо увеличить толщину стенки t_w. Стенку балки под сосредоточенной нагрузкой можно также укрепить поперечным ребром жесткости. Это ребро через пригнанный торец воспримет сосредоточенное давление и через сварные швы, соединяющие ребро со стенкой, распределит его на всю высоту стенки. При наличии таких ребер стенка балки с учетом действия местных напряжений на прочность не проверяется.

Когда ширина полки получается меньше конструктивно допустимого значения задавшись шириной полки 180 мм, можно определить момент сопротивления W₁^′ и по нему несущую способность этого сечения: M_1x = W₁^′R_yγ_c. Далее находится место изменения сечения, смещенное к середине балки, из решения квадратного уравнения M_1x = qx₁(l–x₁)/2:

.

Проверка прочности балки в опорном сечении на срез по касательным напряжениям:

где статический момент половины сечения относительно нейтральной оси