4.2. Изменение сечения балки по длине.

Изменение сечения главной балки по длине производим из экономических соображений, связанных с тем, что значения моментов, по которым производится расчет сечения, действуют лишь в середине пролета. Изменить сечение балки можно, уменьшив высоту или толщину стенки, ширину или толщину полки. В сварных балках наиболее распространено уменьшение ширины полки, при этом остаются постоянными высота и толщина стенки и толщина полки, что удобно при выполнении сварки поясных листов друг с другом. Наиболее выгодное по расходу стали место изменения сечения поясов однопролетной сварной балки находится на расстоянии 1 / 6 пролета балки от опоры.

X = 1/6 Lгб=1/6*12=2.0

Усилия в сечении, расположенном на расстоянии 2,0 м от опоры, определяются по эпюрам:

M_x=2= кНм

Q_x=2= =485.2 кН

Площадь уменьшенного сечения пояса принимается из условия прочности на растяжение

сварного шва, стыкующего различные сечения пояса. В таком случае стык растянутого пояса главной балки выполняют прямым с ручной сваркой без физического контроля качества.

R_wy *

где: М – изгибающий момент в месте изменения сечения главной балки;

W_изм ^тр – требуемый момент сопротивления измененного сечения главной балки;

Rwy – расчетное сопротивление сварного стыкового шва по пределу текучести с физическим контролем качества: R_wy= R _y= 24.5 кН/см

см³

см⁴

2453.45- 192937.5=190484.455 см⁴

Принимаем измененную ширину полки ГБ из условия минимальной ширины полки

b_f ^изм ≥20 см , для захватов полуавтоматической сварки.

Окончательно принимаем: b_f ^изм = 20 см .

Геометрические характеристики изменённого сечения:

A_w =h_w t_w= 120* 0,8= 96 см.

A_f= 2*(b_f* t_f)= 2*20* 1,6=64 см²

см³

см³

S_f = =20*2*107/2= 2140 см³

S_x = = 20*2*107/2+105/2*1*105/4 = 3518.125 см³

4.3. Проверка прочности.

Проверку прочности по нормальным напряжениям элементов, изгибаемых в одной из главных плоскостей, следует выполнять по формуле:

где: М – максимальное по длине балки значение изгибающего момента;

Wn,min – момент сопротивления сечения балки, в котором возникает максимальный из-

кН/см²

R_у= 24.50* 1,1= 2695 кН/см²

Условие выполняется, т.е. прочность главной балки по нормальным напряжениям обеспечена. Проверку прочности по касательным напряжениям элементов, изгибаемых в одной из главных плоскостей, следует выполнять по формуле:

где: Q- максимальное по длине балки значение поперечной силы;

S, J - соответственно статический момент полу сечения балки и момент инерции сечения балки, в котором возникает максимальная поперечная сила.

14.21*1,1=15.631 кH / см²

Условие выполняется, т.е. прочность главной балки по касательным напряжениям обеспечена. Для стенок балок, рассчитываемых по формуле должно выполняться условие:

где: - нормальное напряжение в серединной плоскости стенки;

- касательное напряжение, воспринимаемое стенкой.

кН/см²

кН/см²

=1,15* 24.50 *1,1= 30.9925 кH/ см²

Условие выполняется, т.е. прочность сечения главной балки на совместное действие нормальных и касательных напряжений обеспечена.

4.5. Проверка местной устойчивости.

4.5.1. Проверка местной устойчивости стенки.

Проверка и обеспечение местной устойчивости стенки главной балки выполняется в зависимости от значения условной гибкости стенки, которая определяется по следующей формуле:

= 3.72

Значение условной гибкости стенки превышает 3,2, поэтому следует укреплять поперечными ребрами жесткости. Расстояние между основными поперечными ребрами жесткости при 3,2 :

a 2h_ef =2*107=214см

Т.к. сопряжение балок в одном уровне, то балки настила будут опираться на ребра жесткости ГБ, шаг балок настила 1,0 м, поэтому расстояние между ребрами жесткости принимаем 1,0 м. Но можно рассмотреть и такой вариант расстановки ребер жесткости: первое ребро ставим на расстоянии 1,0 м, затем с шагом 2,0 м, балки настила, которые не попали на ребро жесткости, устанавливаем на монтажный столик. Местную устойчивость стенки проверяем во втором отсеке, т.е. на расстоянии:

a2 > h_ef x₂= a₂- h_ef /2 =200-107/2 =146.5

x=a₁+x₂=100+146.5= 246.5≈5.5м

Усилия в сечении, расположенном на расстоянии 2,4 м от опоры, определяются по эпюрам:

M_x=2.5= Нcм

Q_x=2.5= =576.175 кН

Расчет на устойчивость стенок балок симметричного сечения, укрепленных только поперечными основными ребрами жесткости, при отсутствии местного напряжения _loc=0 и условной гибкости стенки 6 следует выполнять по формуле:

где: - фактические значения нормального и касательного напряжений;

_cr, _cr - критические значения напряжений:

cм²

cм²

где: -отношение большей стороны пластинки к меньшей:

с_cr-принимается по табл.21 СНиП II-23-81* «Стальные конструкции» в зависимости от

значения коэффициента , рассчитываемого по формуле:

где: - коэффициент (по табл. 22 СНиП II-23-81* «Стальные конструкции»).

при =0.7

с_cr = 30

Условие выполняется, т.е. местная устойчивость стенки главной балки обеспечена.