5 Стальные прокатные балки: подбор сечения, проверка прочности, жесткости и общей устойчивости балок.

Балки являются основным и простейшим конструктивным элементом, работающим на изгиб.

Применение – в конструкциях гражданских, общественных и промышленных зданий, в балочных площадках, междуэтажных перекрытиях, мостах, эстакадах в виде подкран-х балок производственных зданий, к к-ях гидротехнических шлюзов и затворов и др. сооружениях. (в конструкциях небольших пролетов длиной 15-20 м – рационально применять сплошные балки, при больше 36 м – сплошные двухстенчатые, т.е. имеют коробчатое сечение).

Расчет прокатных балок

Подбор сечения и проверка несущей способности прокатных балок

Расчет на прочность прокатных балок, изгибаемых в одной из главных плоскостей, производится по изгибающему моменту по формуле:

Требуемый момент сопротивления балки “нетто” можно определить по формуле.

Выбрать тип профиля балки по требуемому моменту сопротивления, по сортаменту подбирают больший номер балки.

Для разрезных балок сплошного сечения из стали с пределом текучести до 580 МПа, находящихся под воздействием статической нагрузки, обеспеченных от потери общей устойчивости и ограниченной величине касательных напряжений в одном сечении с наиболее неблагоприятном М и а, следует использовать упругопластическую работу материала и проверять их прочность по формулам:

- при изгибе в одной из главных плоскостей и τ≤0.9Rs

16.7

- при изгибе в двух главных плоскостях и τ≤0.5Rs

16.8

где Mmax, Mx, My.-значение изгибающих моментов

Подобранные сечения балки проверяем на прочность от действия касательных напряжений:

16.9

Кроме проверок прочности балки необходимо в местах с большими нормальными напряжениями проверять общую устойчивость.

Устойчивость можно не проверять при передаче нагрузки через сплошной жесткий настил, непрерывно опирающийся на сжатый пояс балки и надежно с ним связанный.

При недостаточном закреплении сжатого пояса балки ее общую устойчивость проверяют по формуле:

16.10

Если при проверке выяснится, что общая устойчивость балки не обеспечивается, то следует уменьшить расчетную сумму сжатого пояса, уменьшить схему связей .

Проверка местной устойчивости поясов и стенки прокатных балок не требуется, так как она обеспечивается их толщинами, принятыми из условий проката.

Проверка жесткости балки

Проверка второго предельного состояния (обеспечение условий для нормальной эксплуатации) ведется путем определения прогиба балки от действия нормативных нагрузок при допущении упругой работы материала.

Полученный относительный прогиб является мерой жесткости балки и не должен превышать нормативного, зависящего от значения балки.

Для однопролетной балки, нагруженной равномерно распределенной нагрузкой, проверка деформативности производится по формуле

,

где - значение нормативной нагрузки на балку;

Если проверка по формуле (16.11) не удовлетворяет, то следует увеличить сечение балки , взяв менее прочный материал , или допустить недоиспользование прочности балки, что менее выгодно.