4.2.2Расчет прокатной балки

В качестве прокатных балок, работающих на изгиб, применяются:

• Двутавры по ГОСТ 8239-89

• Нормальные двутавры по ГОСТ 26020-83 типаБ

• Широкополочные двутавры типа Ш

• Швеллеры по ГОСТ 8240-89 (для прогонов скатных кровель)

Прокатные балки используются в конструкциях, где требуется момент сопротивления не более 13000см³.

Расчет ведется в следующем порядке:

1. Определяют нормативные и расчетные нагрузки.

2.Задаются классом стали в соответствии со СНИП и определяют

3. Устанавливают расчетную схему балки и по правилам строительной механики определяют максимальные усилия (M и Q) от расчетной нагрузки.

4. Определяют требуемый момент сопротивления

.

5. По сортаменту подбирают номер профиля и выписывают значения геометрических характеристик (W, J, S, t_w).

6.Подобранное сечения должно удовлетворять требованием прочности, общей устойчивости и жесткости.

5.1 Проверка прочности

.

Эта проверка автоматически удовлетворяется, если фактический W не меньше требуемого

.

В прокатных балках, поскольку они имеют достаточно толстую стенку, можно не проверять. Касательные напряжения могут оказаться решающими в балках малых пролетов, несущих большую нагрузку.

5.2 Проверка общей устойчивости.

,

где – определяют по указанием норм проектирования стальных конструкций (СНиП 2-23-81*) в зависимости от статической схемы балки, характера нагрузки и геометрических характеристик сечения.

Проверка общей устойчивости балок не требуется, если:

а) распределенная статическая нагрузка передается через сплошной жесткий настил, непрерывно опирающийся на жесткий пояс балки и надежно с ним связанный (ж/б плиты, плоские стальные листы и т.п.).

б) отношение расчетной длины сжатого пояса балки к ширине верхнего пояса не превышает величин, приведенных в соответствующих таблицах. Расчетная длина сжатого пояса принимается равной расстоянию между точками закрепления сжатого пояса от поперечных смещений (узлы горизонтальных связей и т.п.); при отсутствии промежуточных закреплений _ef равна пролету балки.

5.3 Проверка жесткости балки.

.

Местную устойчивость поясов и стенки в прокатных балках не проверяют, т.к. их размеры по условиям проката назначены с учетом устойчивой работы при различных напряжениях состояниях.

Составные балки.

Составные балки применяются , когда прокатные балки не удовлетворяют условию либо прочности, либо жесткости, либо общей устойчивости, т. е. при больших пролетах и больших изгибающих моментах, а также если они более экономичны.

Составные балки, как правило, выполняют сварными. Их сечение обычно состоит из 3-х листов : вертикального(стенки) и двух горизонтальных(полок), которые свариваются на заводе автоматической сваркой. В таком сечении распределение материала наилучшим образом соответствует распределению нормальных напряжений на изгибе балки.

Для балок под тяжелую подвижную нагрузку (большие подкрановые балки) иногда применяют балки с фрикционными болтовыми соединениями поясов, состоящие из вертикальной стенки и 2-3 горизонтальных листов.

Для экономии материала в составных балках часто изменяют сечение по длине в соответствии с изменением эпюры изгибающих моментов . Изменение сечения можно осуществлять двумя способами: изменением высоты сечения балки, изменением сечения поясов (ширины или толщины) или применением более прочной стали в местах наибольших изгибающих моментов(бистальные балки).

Так как балка состоит из относительно тонких и длинных элементов, то под действием сжимающих напряжений может произойти их местное выпучивание из осевой плоскости, т. е. элемент может потерять местную устойчивость. Потеря устойчивости одним из элементов балки полностью или частично выводит его из работы, рабочее сечение балки уменьшается, часто становиться несимметричным, центр изгиба смещается, что может привести к потере общей устойчивости балки и преждевременной потере несущей способности.

Элементы балки могут потерять устойчивость только в том случае, если действующие в балке напряжения больше критических напряжений потери устойчивости Поэтому нежелательно, чтобы , т. к. в этом случае потеря устойчивости произойдет раньше потери прочности, что неэкономично.