6.Підбір та перевірка несучої здатності та жорсткості прокатних балок.

Типичным профилем прокатной балки является прокатный двутавр (ГОСТ 8239—72). В качестве другого прокатного профиля для балок применяется швеллер (ГОСТ 8240—72). Швеллер асимметричен и скручивается при изгибе, но он имеет относительно более широкую полку, чем двутавр, больший момент инерции относительно оси, параллельной стенке, и лучше работает на косой изгиб. Это делает его основным профилем для прокатных прогонов скатных кровель.

Подбор сечения прокатной балки

По изгибающему моменту, полученному расчетом, определяют требуемый момент сопротивления прокатной балки по формуле

Wтр = Mмакс/R, (1)

где R является расчетным сопротивлением стали изгибу.

Если действует статическая нагрузка, общая и местная устойчивость прокатной балки обеспечена касательным напряжением в месте наибольшего изгиба момента не превышающего 0,3 R и закреплениями, тогда для сталей C38/23, C44/29, С46/33, С52/40 разрешается учитывать пластическую работу материала балки. Момент сопротивления балки будет равен 0,5, если существует зона чистого изгиба и условия, разрешающие допустить пластическую работу материала.

Проверка несущей способности балок

Подобранное сечение прокатной балки способствует проверки на прочность от действия нормальных напряжений в зависимости от возможности допускать упругопластическую работу балки по формуле:

σ = Ммакс/W≤R. (2)

При приложении сосредоточенной нагрузки через полку балки в месте, не укрепленном ребром (рис.1), стенка балки проверяется на прочность от местного давления:

σм = P/δz≤R, (3)

где σм- напряжение смятия в стенке под грузом; Р - расчетная сосредоточенная нагрузка; δ - толщина стенки; z=b+2k, где b - длина нагружаемой части балки; k - расстояние от наружной грани полки прокатной балки до начала закругления стенки или толщина полки в сварных балках.

Рис. 1. Поэтажное опирание балок

Прокатные балки необходимо проверять также на общую устойчивость. При передаче распределенной статической нагрузки на балку через сплошной настил, непрерывно опирающийся на ее сжатый пояс, а также для прокатных двутавров при отношении свободной расчетной длины балки к ее ширине, не превышающем значений, проверка общей устойчивости может не производиться. За свободную расчетную длину балки принимают расстояние между точками закрепления сжатого пояса продольными связями, поперечными балками или поперечными связями, препятствующими поперечным смещениям пояса балки.

Проверка жесткости балки

Проверка жесткости прокатной балки (расчет по II предельному состоянию) ведется определением ее прогиба по правилам строительной механики, учитывая упругую работу материале от действия нормативных нагрузок (без учета коэффициентов перегрузки).

Относительный прогиб f/l балки является мерой ее жесткости; он не должен превышать нормативного, зависящего от назначения прокатной балки:

f/l≤[f/l], (4)

Если проверка по формуле (4) не удовлетворяется, то следует увеличить сечение балки и она будет работать с недонапряжением.