3. Изменение сечения балки по длине

Изменение сечения в соответствии с п. 5.19^* [3] выполняется без учета пластических деформаций за счет уменьшения ширины поясных листов на расстоянии около 1/6 пролета от опоры:

х = L/6 = 12/6 = 2 м.

Определяются усилия в балке на расстоянии 2,5 м от опоры (рис. 7):

Рис. 7. Изменение сечения балки по длине

Подбирается уменьшенное сечение балки, исходя из прочности стыкового шва нижнего пояса. Расчетное сопротивление сварного соединения встык на растяжение (ручная сварка) R_wy = 0,85R_y. = 0,85240 = 204 МПа.

Требуемый момент сопротивления:

Для определения требуемой площади поперечного сечения поясов производятся следующие вычисления:

I_f¹_.тр = I_x¹ - I_w = 198298,8 – 66666,7 = 131632,1 см⁴.

Требуемая площадь поперечного сечения поясов в измененном сечении:

Ширина поясного листа:

Принимается поясной лист 200  12 мм из широкополосной универсальной стали по ГОСТ 82-70^*: b¹_f = 160 > b_f.min = 100 мм; b¹_f = 160 мм > b_f / 2 = 300/ 2 = 150 мм; b_f¹ = 160 мм > h / 10 = 1032/ 10 = 103,2 мм.

Геометрические характеристики измененного сечения балки

Статический момент пояса относительно нейтральной оси:

Проверяется прочность измененного сечения балки по касательным напряжениям на опоре:

Проверяется прочность измененного сечения балки по приведенным напряжениям на грани стенки (точка А, рис. 7) по п. 5.14^* [3]. При этом нормальные напряжения в точке А равны:

касательные напряжения в точке А равны:

Так как одна из балок настила попадает на место измененного сечения, то определяются местные напряжения под балкой настила:

где l_ef = 7,3+21,2 = 9,7 см.

Приведенные напряжения:

Таким образом, прочность принятого уменьшенного сечения главной балки обеспечена.

3. Расчет поясных швов

Поясные швы выполняются автоматической сваркой в положении "в лодочку" сварочной проволокой Св-08ГА под слоем флюса АН-60. Катет шва k_f = 6мм – минимально допустимая толщина сварного шва по табл. 38^*[3]. Для этих условий и стали С255 по табл. 56^*[3]: R_wf = 200 МПа; R_wz = 0,45R_un = 0,45370 = = 166,5 МПа; _f = 1,1; _z = 1,15 (R_un = 370 МПа, табл. 51^*[3] – для наиболее толстого из свариваемых листов).

Расчет поясных швов выполняется с учетом местных напряжений под балками настила (см. п. 2.4).

Расчетные усилия на единицу длины шва:

Проверяется прочность шва:

по металлу шва:

по металлу границы сплавления:

Таким образом, минимально допустимая толщина шва достаточна по прочности.

3. Проверка обеспеченности общей устойчивости балки

Нагрузка на главную балку передается через балки настила, закрепляющие ее в горизонтальном направлении и установленные с шагом а.

Определяется предельное отношение расчетной длины участка балки между точками закрепления l_ef к ширине сжатого пояса b_ef, при котором не требуется расчет на устойчивость балки.

Предельное отношение l_ef /b_ef =14,39 > a / b_f = 1/0,3 = 3,33. Следовательно, общую устойчивость балки проверять не требуется.

3. Проверка местной устойчивости элементов балки

Элементы балки составного сечения (сжатые пояса и стенка) могут потерять устойчивость. Сжатые пояса теряют устойчивость под действием сжимающих нормальных напряжений, а стенка – под действием сжимающих нормальных и (или) касательных напряжений. Такая потеря устойчивости называется местной.

Потеря устойчивости одним из элементов балки приводит к потере несущей способности всей конструкции. Поэтому при проектировании балки составного сечения необходимо стремиться к тому, чтобы несущая способность из условия обеспечения местной устойчивости ее элементов была не ниже несущей способности конструкции из условия прочности.