14.Опирания и сопряжения балок

Сопряжение балок со стальными колоннами осуществляется путем их опирания сверху или примыканием сбоку к колонне (Рис.4). Такое соедине­ние может быть шарнирным или жестким.

Рис.5 Опирание балок на бетон:а)опирание прокатных балок на плоскую опорную плиту;б)то же, составных балок;в) тангенциальное опирание балок;г)опирание балок на каток.

Рис.6 Сопряжение балок шарнирное:а)поэтажное;б)в одном уровне на болтах;в)пониженное.

Рис.7 Жесткое сопряжение балок. Рис.4 Опираниебалокна колонны: а,б-сверху; в-сбоку

Размер опорных ребер жесткости определяют обычно из расчета на смятие торца ребра = F/Ap

где F— опорная реакция балки; А_р — площадь смятия опорного ребра, в сварных балках принимается равной всей пристроганной части площади ребра; R— рас­четное сопротивление стали смятию торцовой поверхности.

Ширина выступающей части ребра из условий его местной устойчи­вости не должна превышать b_op0,5.

Выступавшая вниз часть опорного ребра не должна превышать а и обычно принимается 15—20 мм.

15. Проверка и обеспечение общей устойчивости балки

Общую устойчивость составных балок проверяют по формуле ,

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

Проверка и обеспечение местной устойчивости элементов балок

Местное выпучивание отдельных элементов конструкций под действием сжимающих нормальных или касательных напряжений называется потерей местной устойчивости.

В балках потерять устойчивость могут сжатый пояс от действия нормальных напряжений и стенка от действия касательные или нормальных напряжений, а также и от их совместного действия.

Устойчивость сжатого пояса. Сжатый пояс представляет собой длинную пластинку, шарнирно прикрепленную своей длинной стороной к стенке балки и нагруженную равномерно распределенным по сечению пластины нормальным напряжением, действующим вдоль длинной стороны пластины.

Критическое напряжение потери устойчивости:

Приравнивая =R и производя преобразования, получаем: /

При работе пояса с учетом развития пластических деформаций устойчивость пояса ухудшается и свес пояса должен быть:

а при толстой стенке, наибольшее значение свеса пояса следует принимать:

где h₀ - расчетная высота балки; t_ст - толщина стенки балки.

В случае недонапряжения балки предельное значение b_св/t_п может быть увеличено умножением на , но не более чем на 25%.

Устойчивость стенки. Стенка представляет собой длинную тонкую пластину, испытывающую действие касательных и нормальных напряжений, которые могут вызвать потерю ее устойчивости. Но устойчивости стенки обычно добиваются не увеличением ее толщины (из-за больших размеров стенки этот путь привел бы к большому перерасходу материала), а укреплением ее специальными ребрами жесткости, расположенными нормально к поверхности выпучивания листа и увеличивающими жесткость стенки.

Потеря устойчивости стенки от действия касательных напряжений.

Вблизи от опоры балки стенка подвергаются воздействию значительных касательных напряжений, под влиянием которых она перекашивается и по направлению траекторий главных сжимающих напряжений сжимается .

Для балки, стенка которой не укреплена ребрами жесткости, критическое касательное напряжение, полученное с учетом упругого защемления стенки в поясах, выражается формулой:

Потеря устойчивости стенки балок симметричного сечения от дейст­вия нормальных напряжений. Ближе к середине балки влияние каса­тельных напряжений на стенку незначительно, здесь стенка подверга­ется главным образом воздействию нормальных напряжений от изгиба балки, которые могут вызвать потерю ее устойчивости. Значение критических нормальных напряжений зависит от закона распределения приложенных к кромкам прямоугольной пла­стинки-стенки нормальных напряжений, характеризуемого коэффициентом ; степени защемления стенки в поясах балки, харак­теризуемой коэффициентом ; случайных искривлений стенки

где наибольшее сжимающее напряжение у расчетной границы стенки; - краевое напряжение на противоположной стороне стенки, взятое со своим знаком.

Таким образом, только при соотношениях размеров стенки h₀/t_cr5,5 потеря устойчивости от действия одних нормальных напря­жений становится возможной.