42. Принципы расчета и конструирования балок.

Подбор сечения прокатной балки осуществляется в следующей последовательности:

1. Выбор марки стали (табл. 50 и 51 СНиП II-23-81)

2. Определение нормативных и расчётных нагрузок.

3. Определение и .

4. Вычисляют требуемый момент сопротивления

W_n.minM/R_y_c

5. По сортаменту принимается ближайший профиль.

6. Проверка подобранного сечения из условия жёсткости.

Если верхний пояс недостаточно закреплен (отсутствует сплошной жёсткий настил, непрерывно опирающийся на сжатый пояс балки или отношение расчётной длинны балки l_cf к ширине сжатого пояса b превышает значения, рекомендуемые СНиП, выполняется проверка общей устойчивости:

Выбор варианта зависит: от расхода стали, стоимости, трудозатрат на изготовление и выбор монтажа.

43.44.47. Подбор сечения и проверка несущей способности и жесткости прокатных балок в упругой и упруго пластической стадиях работы материала. Компоновка и подбор сечения составных балок. Проверка общей устойчивости балок.

Балка составного сечения используется в том случае если прокатная балка не проходит по ряду параметров. Основные параметры: пролет и высота. Пролет диктуется технологией предприятия, высота определяется из экономических параметров и жесткости(1/8-1/12 длины пролета).

Сечение составной балки обычно состоит из трёх листов: стенка и двух поясов. Проектирование включает два этапа: на первом компонуют и подбирают сечение, на втором – проверяют прочность и устойчивость балки в целом и её элементов, а также проверяют по прогибу. Компоновку составного сечения начинают с установления высоты балки.

; отсюда требуемый момент сопротивления сечения балки изгибу должен быть:

Определяем минимальную высоту сечения балки настила из условия ее жесткости, т.е. не допущения предельного прогиба:

Предварительно задавшись высотой балки

определим рациональную толщину стенки

Определяем оптимальную высоту балки из условия минимального расхода материала:

или

где k – коэффициент, учитывающий конструктивное решение балки, принимаемый для прокатных балок 1.21.1.

Окончательно назначаем высоту балки h.

Определяем минимальную толщину стенки из условия ее среза на опоре:

.

Из условия, исключающего постановку продольного ребра жесткости:

Окончательно принимаем толщину стенки t_w

Компонуем сечение пояса исходя из следующих соображений:

1. Из условия общей устойчивости балки:

2.Из условия свариваемости элементов: t_f ≤ 3∙t_w

3.Из условия обеспечения местной устойчивости сжатого пояса:

4.

5.Назначаем ширину полки b_f

Выполняем проверку прочности по нормальным напряжениям:

Необходимо выполнить 3 проверки сечения:

1. _-

2. 

3. Общая устойчивость:

-коэф. уменшения сопротивления по приложению 7.

45. Изменение сечения по длине составных балок. Проверка прочности. Проверка общей устойчивости балки.

В главных балках для уменьшения расхода металла сечения поясов рекомендуется принимать не одинаковыми по длине пролёта, а в соответствии с изменением эпюры изгибающих моментов. Учитывая увеличение трудоёмкости изготовления, рекомендуется уменьшать сечение поясов в балках пролётом 10-12м и более.

При равномерной нагрузке наиболее выгодное место изменения сечения поясов в однопролётной балке находится на расстоянии примерно 1/6 пролёта балки от опоры. Наиболее простым способом изменения сечения поясов является изменение ширины пояса.

Вычисляем значения изгибающего момента и поперечной силы в намеченном сечении:

Определяем требуемый момент сопротивления измененного сечения:

где R_wy=0.85R_y - расчётное сопротивление растяжению прямого стыкового шва по пределу текучести.

Определяем требуемый момент инерции измененного сечения:

Момент инерции стенки:

Mомент инерции поясов:

Компонуем сечение измененного пояса в соответствии со следующими требованиями:

1.Площадь одного пояса:

2.Ширину измененного пояса b_f исходя из:

3.Из условия опирания вышележащих конструкций ширина измененного пояса b_f,1должна быть не менее 180 мм.

4.Из условия общей устойчивости

5.Из условия уменьшения концентрации напряжений:

6.Назначаем ширину измененного пояса

Дополнительные проверки:

1).Проверка прочности по нормальным напряжениям:

;

2).Проверка прочности стенки на действие максимальных касательных напряжений:

3).Проверка прочности стенки в измененном сечении на уровне поясного шва на совместное действие касательных и нормальных напряжений:

;

где 1,15 – коэффициент, учитывающий возможность пластических деформаций;