4.2.3.3Проверка прочности балки

1) Определяют геометрические характеристики принятого сечения .

2) По определенной площади определяют вес 1м длины балки, суммируют его с ранее подчитанной нагрузкой и уточняют расчетные усилия и .

3) Проверяют нормальные напряжения по формуле ,

4) Если к верхнему поясу балки приложена сосредоточенная нагрузка и при отсутствии ребра жесткости под сосредоточенной нагрузкой требуется проверка местных напряжений в стенке составной балки

, .

При кН под опираемую балку подводятся ребро жесткости, и проверка местных напряжений в стенке составной балки не производится.

5) Проверка касательных напряжений

, .

4.2.3.4Проверка жесткости балки

.

4.2.3.5Изменение сечения по длине балки

Изменение сечения по длине балки целесообразно для балок пролетом 12 м и более. С целью снижения трудоемкости изготовления уменьшают сечение балки в основном за счет уменьшения площади сечения поясов путем изменения ширины пояса. Изменять толщину пояса менее удобно, поскольку балка становится неодинаковой высоты. Сечение изменяют, как правило, один раз.

В сварных балках при равномерно распределенной нагрузке наивыгоднейшее место изменение сечение находится на расстоянии от опоры;

По моменту определяют необходимый момент сопротивления сечения балки, исходя из прочности стыкового сварного шва в месте изменения сечения. Новая ширина пояса не должна быть меньше и не должна составлять мене половины ширины пояса первоначального сечения. Кроме того, из конструктивных соображений ширина пояса измененного сечения не должна быть менее 180мм. Проверка нормальных напряжений измененного сечения производится по формуле

где – расчетное сопротивления сварного шва, при физических методах контроля качества сварного шва прямого стыка. – при отсутствии контроля качества сварного шва прямого стыка.

Проверка касательных напряжений происходят по формуле:

.

Кроме того необходима проверка приведенных напряжений.

,

где = 1,15 – коэффициент, учитывающий развитие пластических деформаций в стенке балки.

4.2.3.6Проверка общей устойчивости балки

В соответствии с п.9.4.4[1] устойчивость балок проверять не требуется, если выполняются следующие условия:

-нагрузка передается через сплошной жесткий настил, непрерывно опирающийся на сжатый пояс балки и надежно с ним связанный, в частности, железобетонные плиты или стальной лист;

-при отношении расчетной длины балки (расстояние между точками закрепления сжатого пояса от поперечных смещений) к ширине сжатого пояса «b» не более:

_(3.7)

_{коэффициент принимается равным 0,3 при учете пластических деформаций. При отсутствии пластических деформаций}

Проверка местной устойчивости сжатого пояса и стенки балки

А) Потеря устойчивости сжатого пояса происходит за счет волнообразного выпучивания его свободного края. Устойчивость сжатого пояса при отсутствии пластических деформаций в соответствии с [1] обеспечивается выполнением условия:

, где

Б) Стенка – длинная тонкая пластинка, испытывающая действие нормальных и касательных напряжений, которые могут вызвать потерю ее устойчивости, Но устойчивости стенки добиваются не увеличением ее толщины, а укреплением ее специальными ребрами жесткости, расположенными перпендикулярно к поверхности стенки и повышающими жесткость стенки.

Ребра жесткости делят на отсеки (панели), которые могут потерять устойчивость практически независимо один от другого.

Стенку балки необходимо укреплять:

поперечными основными ребрами жесткости при значении условной гибкости . Расстояние между основными ребрами жесткости «а» принимается, как правило, не более при . Допускается увеличивать указанное расстояние до при условии обеспечения местной устойчивости стенки.

Как правило, следует устанавливать парные ребра жесткости шириной

мм и толщиной

поперечными основными и продольными ребрами при

поперечными основными и промежуточными короткими ребрами, и продольным ребром, при этом промежуточные короткие ребра следует ставить между сжатым поясом и продольным ребром.

Стенки балок следует проверять на устойчивость, за исключением случаев, когда условная гибкость не превышает значений:

3,5 – в балках с двусторонними поясными швами при

2,5 – при в балках с двусторонними поясными швами.

Устойчивость стенки упруго работающих балок симметричного двутаврового сечения от действия касательных напряжений.

В опорной панели касательные напряжения имеют максимальные значенияя, а нормальные напряжения – минимальные значения.

От действия касательных напряжений стенка будет терять устойчивость в направлении сжатой диагонали отсека.

Укрепление стенки балки поперечными ребрами, пересекающими возможные волны выпучивания стенки, увеличивают критические напряжения.

Устойчивость стенки упруго работающих балок симметричного двутаврового сечения от действия нормальных напряжений.

Ближе к середине балки влияние касательных напряжений на стенку невелико. Здесь действуют главным образом нормальные напряжения от изгиба балки. Выпучиваясь, стенка образует в сжатой зоне балки практически вертикальные волны, перпендикулярные ее плоскости. Поперечные ребра не могут оказать существенного влияния на выпучивание стенки, т. к. длина волн выпучивания небольшая (длина полуволны ), а их направление параллельно поперечным ребрам жесткости. Поэтому в очень гибких стенках от действия нормальных напряжений в сжатой части стенки ставят продольные ребра жесткости, уменьшающие расчетную ширину пластинки и увеличивающие критические напряжения.

Наличие продольного ребра улучшает устойчивость стенки, т. к. разбивает стенку по высоте на 2отсека, устойчивость которых проверяется отдельно.

Расчет на устойчивость отсека стенки между ребрами жесткости и поясами на действие средних (в пределах отсека) нормальных и касательных напряжений и , а также местных напряжений .

Сжимающие напряжения у сжатой границы стенки и средние касательные напряжения вычисляются по формулам:

; для симметричного сечения ; ,

где и – средние значения момента и поперечной силы в пределах отсека. Если длина отсека «а» превышает его высоту, то осреднение выполняется в пределах наиболее нагруженного участка отсека «а´» с длиной, равной . Величина местных напряжений в стенке определяется по формуле

Устойчивость стенок балок 1-го класса (упругая работа) симметричного сечения, укрепленных только поперечными ребрами жесткости, при условной гибкости стенки и считают обеспеченной, если выполнено условие:

)

В приведенной формуле обозначено:

А) , – средние и локальные напряжения, определяемые по вышеприведенным формулам от внешних нагрузок

Б) – критическое напряжение, вычисляемое по формуле: ,

где ;

– коэффициент, определяемый по таблицам для двух случаев:

а) при отношении (короткий отсек)

б) при отношении (длинный отсек),

здесь – расстояние между осями поперечных ребер жесткости.

В) Локальное критическое напряжение :

,

где с₁ с₂ – коэффициенты, принимаемые по таблицам в зависимости от отношения и значения , здесь (b – ширина полки балки настила).

Г) Касательное критическое напряжение :

,

где – отношение большей стороны отсека стенки к меньшей;

,

где d – меньшая из сторон отсека ( или a).