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 согласно эпюре изгибающих моментов.
Ширину
пояса на приопорных участках принимают
в пределах
,
но не менее 100мм. Принимаем
.
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 х-х
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 1’ и 2’ по отношению к точкам 1 и 2 будет определяться величиной:
3.3. Проверка прочности балки по касательным и приведенным напряжениям.
Проверка производится 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
- статистический момент полсечения на
опоре.
Условие
выполняется, следовательно, правильно
подобрана толщина стенки
.
Проверка по приведенным напряжениям выполняется на уровне поясных швов.
,
где напряжения вычисляются по формулам:
,
где
- статический момент отсеченной части
сечения.
3.4. Расчет сварных швов, прикрепляющих пояса к стенке.
Расчетное
усилие, приходящееся на поясной шов
длинной
(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
и
- коэффициенты, учитывающие вид сварки
и положение шва, определяются по табл.34*
[1];
и
- коэффициенты условия работы шва по
п.11,2*[1];
- расчетное сопротивление металла шва
сварных соединений с угловыми швами по
табл.56[1] (электрод Э42);
- 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[1].
Принимаем
двусторонний вид шва с катетом шва
,
выполненный автоматической сваркой
электродом Э42.
3.5. Проверка общей устойчивости.
Устойчивость балок симметричного двутаврового сечения на участке между связями (второстепенными балками) не требуется проверять, если выполняется условие:
Где
- наибольшая свободная длина до закрепления
второстепенных балок;
-
расстояние между осями поясных листов.
Следовательноусловие устойчивости балки выполняется.