3.2.Конструирование балки переменного сечения. Эпюра материалов
В целях экономии стали для сварных балок широко применяют изменение сечения балки по длине за счет сужения поясов на приопорных участках (рис. б ) согласно эпюре изгибающих моментов.
Ширину
пояса на приопорных участках принимают
в пределах (0,5-0,6)
,
но не менее 100 мм.
Сечение главной балки:
а
)полное
б) уменьшенное
Для определения мест изменения сечения и оценки несущей способности балки строим эпюру материалов и план балки.
Для построения эпюры материалов для полного и уменьшенного сечений вычисляем максимальный изгибающий момент, который сечение может выдержать:
– максимальный момент для сечения с полкой шириной
;
– максимальный
момент для сечения с полкой шириной
,
где
– момент
инерции относительно оси x-x
сечения с полкой шириной
.
Значения
моментов
и
откладываем на эпюре изгибающих моментов.
Точки 1 и 2 – места теоретического
изменения сечения (точки пересечения
с изгибающим моментом). На участке между
точками 1 и 2 сечение балки принимается
с полной шириной
.
Переход
от широкой полки к узкой делается
плавным, уклон скоса не более 1:5. Положение
точек
и
по отношению к точкам 1 и 2 будет
определяться величиной
.
Построение эпюры материалов
а
F
F
lo.г.б
F
a+Lz/2
a
a
а-hk/2
)
главная балка
схема
нагрузок
б
)
план
балки
в) эпюры моментов
и
материалов
1
11
2
г)эпюра
Эпюра
Q
перерезывающих
сил
3.3. Проверка прочности балки по касательным и приведенным напряжениям
Проверка проводится в наиболее опасных сечениях – в местах изменения сечения и неблагоприятных сочетаний изгибающих моментов и перерезывающих сил.
Наибольшие
касательные напряжения возникают в
середине стенки, в сечении с максимальной
поперечной силой
.
,
где
– статический момент полсечения на
опоре
.
Если условие прочности не выполняется, необходимо увеличить и заново провести расчет.
П
роверка
по приведенным напряжениям выполняется
на уровне поясных швов.
,
где напряжения вычисляются по формулам
;
;
где
и
– соответственно изгибающий момент и
поперечная сила, принимаемые по эпюрам
для сечений с точками
и
.
– статический
момент отсеченной части сечения
.
3.4. Расчет сварных швов, прикрепляющих пояса к стенке
Расчетное
усилие, приходящееся на поясной шов
длиной
см (или сдвигающая сила пояса относительно
стенки)
.
Минимальный катет одностороннего шва из условия среза по металлу шва (1)
.
Из условия среза по металлу границы сплавления (2)
,
где
,
– коэффициенты, учитывающие вид сварки
и положение шва, определяются по п. 34*
[1];
,
– коэффициенты условия работы шва по
п. 11.2*
[1];
– расчетное сопротивление металла шва
сварных соединений с угловыми швами по
табл. 56
(электрод Э 42);
– расчетное сопротивление угловых швов
срезу по металлу границы сплавления по
табл. 3 [1].
При двусторонних швах размер катета уменьшается вдвое.
За расчетный катет шва принимается больший из двух полученных при выполнении следующих конструктивных требований:
,
где
– минимальный катет шва, принимаемый
по табл. 38*
.
После установки вида шва (односторонний или двусторонний) и размера катета указать вид сварки, электроды, положение шва при сварке.