12.10. Изменение сечения балки по длине

Сечение балки, подобранное по наибольшему изгибающему моменту, будет излишне по всей длине пролета. Чаще всего уменьшают сечение за счет уменьшения площади поясов. В сварных балках это достигается уменьшением ширины поясов.

Решение задачи по изменению сечения балки по длине может быть осуществлено двумя способами. В одном случае задаются местом изменения сечения и затем определяют параметры измененного сечения балки, в другом – задавшись параметрами измененного сечения, находят место изменения сечения.

12.11. Стыки балок

Стыки балок в зависимости от обуславливающих их причин разделяются на заводские и монтажные. Заводские стыки выполняют сварными, их функции заключаются в объединении отдельных входящих в состав отправочных элементов прокатных профилей или листов недостаточной длины. Монтажные стыки используют в основном для объединения отправочных элементов. Их можно выполнять сваркой и на болтах.

Монтажные стыки прокатных балок выполняют на листовых накладках. С целью уменьшения влияния сварочных напряжений сварные швы не доводят до оси стыка на 25 мм с каждой стороны. Требуемую площадь сечения накладок находят из условия восприятия продольных усилий, действующих в срединных плоскостях поясных накладок, или изгибающего момента:

,

где h – расстояние между осями накладок.

Ширину накладок по конструктивным соображениям принимают на 18…20 мм больше или меньше ширины полки двутавра.

Поперечную силу в сечении стыка воспринимают накладки на стенку и вертикальные угловые швы. Размеры накладок можно назначить конструктивно. Суммарная толщина накладок должна быть не менее толщины стенки, ширина накладок 150…200 мм. Несущая способность накладок определяется условием среза:

.

Условие прочности вертикальных угловых швов, прикрепляющих накладки к стенке, имеет вид:

,

где ; ; ; ; .

Заводские соединения осуществляют встык с полным проваром. Монтажный стык можно выполнить встык с полным проваром, если предусмотрена разделка кромок. В этом случае изгибающий момент не должен превышать 0,85 , или должна выполняться проверка на прочность:

.

Если необходимо выполнить стык в сечении, где действует больший момент или не выполняется условие прочности, то делают прямое соединение встык, а полки усиливают накладками, рассчитанными на усилие .

Стыки составных балок могут быть сварными и болтовыми. Сварные стыки составных балок возможно осуществлять без накладок с полным проваром.

Болтовые монтажные соединения обладают рядом преимуществ:

1. меньшая трудоемкость на строительной площадке;

2. высокое качество исполнения;

3. простота замены при реконструкции.

Монтажные стыки на болтах выполняют с накладками. Болты, прикрепляющие поясные накладки, рассчитывают на усилие , которое может быть воспринято поясом при условии полного использования его несущей способности ( – площадь сечения нетто пояса балки).

Стык стенки рассчитывают на совместное действие перерезывающей силы Q и части изгибающего момента, воспринимаемого стенкой, :

при болтах нормальной и повышенной точности

,

где ; ; m – число рядов.

при высокопрочных болтах .

Размеры накладок по стенке назначают конструктивно, исходя из условия размещения найденного количества болтов. Суммарная толщина накладок и их площади поперечных сечений должны быть не меньше соответствующих значений стенки балки.

Необходимое количество болтов:

при использовании болтов нормальной и повышенной точности

;

при использовании высокопрочных болтов

.

В ослабленных отверстиями сечениях пояса должны выполняться условия прочности:

при болтах нормальной и повышенной точности

,

где ; – расстояние между осями поясов;

, I – моменты инерции стенки и всего сечения относительно нейтральной оси соответственно;

при высокопрочных болтах для крайнего ряда болтов

,

где – число болтов в крайнем сечении;

n – число болтов в крайнем сечении в соединении по одну сторону стыка.