15. Сопряжение балок. Конструкция и расчет.

С опряжения балок. Сопряжения главных и второстепенных балок между собой бывают: этажные, в одном уровне верхних поясов и с по­ниженным расположением верхних поясов второстепенных балок (рис.).

Рис. Сопряжение балок шарнирное

а - поэтажное; б - в одном уровне на болтах; в – пониженное Этажное сопряжение (рис. а) является простейшим, но оно из-за возможного отгиба пояса главной балки может передавать лишь не­большие опорные реакции.

Сопряжения в одном уровне и пониженное сопряжение способны пе­редавать большие опорные реакции. Неудобство сопряжения в одном уровне (рис. б) - необходимость выреза верхней полки и части стенки вспомогательной балки. Этот вырез ослабляет ее сечение и уве­личивает трудоемкость сопряжения; кроме того, число болтов, которые можно разместить на стенке балки, ограничено.

Сопряжение балок со стальными колоннами может быть или шарнирным, передающим только опорную реакцию балки, или жестким, передающим на колонну кроме опорной реакции еще и момент защемления балки в колонне. Шарнирное соединение широко применяется в большинстве балочных конструкций, жесткое - в каркасах многоэтажных зданий.  конструкция: Конец балки в месте опирания ее на опору укрепляют опорными ребрами, считая при этом, что вся опорная реакция передается с балки на опору через эти ребра жесткости Ребра жесткости для передачи опорной реакции надежно прикрепляют к стенке сварными швами, а торец ребер жесткости либо плотно пригоняют к нижнему поясу балки, либо строгают для непосредственной передачи опорного давления на стальную колонну. Для правильной передачи давления на колонну центр опорной поверхности ребра надо совмещать с осью полки колонны.

Расчет : При сопряжении в одном уровне вспомогательные балки крепят к ребрам жесткости главных балок. Болтовые соединения в этом случае являются расчетными.

Тип сопряжения зависит от строительной высоты перекрытия.

Строительная высота – это расстояние от низа главной балки до верха настила.

154,4 +50 +14 =218,4 ≥ =200 

Так как условие не выполняется, применяем сопряжение в одном уровне:

15,4   + 14  =168,4 ≤  = 200 

где,		высота главной балки, см;
		высота вспомогательной балки, см;
		толщина железобетонного или стального настила, см;
		строительная высота, см;

16. Минимальная и оптимальная высота главных балок.

Масса балки состоит из массы ее поясов, стенки, причем с увеличением высоты балки масса поясов уменьшается, а масса стенки увеличивается. т.е. должна быть высота, при которой суммарный вес поясов и стенки будет наименьшим. Эта высота называется оптимальной.

Н аименьшая рекомендуемая высота балки определяется жесткостью балки – ее предельным прогибом.

Минимальную высоту балки можно получить из формулы прогиба.

г де pn и q- временная и постоянная нормативные нагрузки; l-пролет балки; EI-жесткость балки на изгиб.

То получим 

fu - нормируемый предельный прогиб.

Наибольшая высота hопт в большинстве случаев диктуется экономи­ческими соображениями.

Оп­тимальная высота hopt-высота при которой суммарный вес поясов и стенки будет наименьшим. Высота эта называется, так как она определяет наименьший расход материала на балку.

Полная масса 1 м длины балки рав­на массе поясов и стенки

gh=gf+gw=2(сМ/(hRy))ψf  +hw twψw

г де с- доля момента, воспринимаемого поясами; М-расчетный изгибаемый момент; R- расчетное сопротивление стали; hw tw-высота балки и толщина стенки балки; ψw ψf — конструктивный коэф-ты стенки и поясов (коэф-т перехода от теоретической площади пояса к действительной); ρ— плотность стали.

Приравнивая нулю производную функции массы балки по высоте и принимая во внимание, что M/Ry=W; hw h; tw; ; заданы и не зависят отh, получим:

Коэф-т k принимают для сварных балок равной 1,2...1,15, для клепаных 1,2...1,25.