2.6 Изменение сечения полки.

Как было показано выше, сечение балки назначается по максимальному изгибающему моменту, действующему в середине пролета. Ближе к опорам этот момент значительно уменьшается, и поэтому для балок пролетом более 10 м с целью экономии стали целесообразно изменять сечение. Наиболее удобно изменять сечение поясов, уменьшив только их ширину.

l=16 м > 10 м. Ширина пояса в измененном сечении должна быть не менее: (1/ 10 )h= ( 1/ 10)155,6 =15,56cм;

0,5b_f= 0,5· 480 =240 мм;

и не менее 180 мм;

Изменение сечения балки по длине производиться на расстоянии

(1/5…1/6 )l= (1/5…1/6 )16 = ( 3,2…2,7)м.

Установив место изменения сечения, определяем:

И

Рис. 2.3 Расчетная схема главной балки

згибающий момент в этом сечении:

М' = = 4145,2 кН*м;

Опорную реакцию в этом сечении:

Q' = = 971,52 кН;

Требуемый момент в этом сечении:

W' == 14494 см³;

Далее производим назначение ширины пояса аналогично подбору его ширины в неизмененном сечении:

J'== 1127633,2cм⁴;

Момент инерции стенки:

J_w = = 281250cм⁴;

Требуемые момент инерции и площадь сечения поясов:

J'_f = J' – J _w = 1127633,2 – 281250 = 846383,2 cм⁴;

A'_f = = = 72,5 см²;

b_f = = 28,4t_f,

назначаем сечение пояса 260 х 28 мм с А’_f = 72,8см²;

Проверяем прочность назначенного сечения.

Момент инерции сечения:

J'_x== 1131111,4 см⁴;

Наибольшее нормальное напряжение:

При этом перенапряжение не допускается, а недонапряжение должно составлять не более 5%.

Недонапряжение составляет:

.

Следует иметь в виду, что в месте изменения сечения на уровне поясных швов действуют большие нормальные и касательные напряжения, поэтому необходимо проверить прочность стенки по приведенным напряжениям.

,

где

.

Кроме этого необходима проверка прочности по максимальным касательным напряжениям на опоре:

,

где, статический момент полусечения.

Рис 2.4. Изменение сечения главной балки

2.7 Расчет поясных швов

Поясные швы воспринимают сдвигающие усилия между полкой и стенкой. В курсовом проекте допускается производить расчет только по металлу шва.

Требуемый катет поясных швов будет

,

где S’_f –статический момент полки (в измененном сечении)

_f –коэффициент, зависящий от способа сварки, при автоматической сварке _f=1.1;

R_wf-расчетное сопротивление металла шва, R_wf=18 кН/см²;

_wf –коэффициент условий работы шва, равный 1.

Принимаем k_f=7 мм (по Таблице 38* СНиП 2-23-81).

2.8 Проверка общей устойчивости балки

Устойчивость главных балок не требуется проверять при передачи нагрузки через сплошной настил, приваренный к балкам(при пониженном типе сопряжения балок).

313,57

Устойчивость балки обеспечена.

2.9 Проверка местной устойчивости элементов балки

Стенки балок для обеспечения их устойчивости укрепляются ребрами жесткости. В сварных двутаврах балочных клеток применяются, как правило, односторонние поперечные ребра жесткости, расположенные с одной стороны балки.

Поперечные ребра жесткости ставятся, если -условная гибкость стенки, определяемая по формуле:

= =5,28>3,2  необходима установка ребер жесткости.

Размеры ребер принимаются:

= 2·90· = 6,33 мм ≈ 7мм

Расстояние между ребрами жесткости не должно превышать

0=300 см

Принимаем расстояние от опоры до первого ребра жесткости равным 500мм, а шаг ребер жесткости – 1000 мм. При этом соблюдается условие, что ребро жесткости не попадает в середину балки, где предусматривается монтажный стык, а так же в место изменения сечения балки.

В данном случае присутствуют локальные напряжения, т.к. ребра жесткости не расположены в местах опирания балок настила. Т.к. >3,2, то необходима проверка местной устойчивости стенки балки:

Изгибающий момент и поперечная сила в измененном сечении под ближайшей балкой настила:

М'=3740,4 кН·м

Q'=1052,5 кН

Момент инерции измененного сечения:

J_x'=1131111,4 см⁴

Напряжение в стенке:

= = 24,8 кН/

=7,02 кН/;

Поскольку σ_loc≠0, проверяем устойчивость по формуле:

= кН/;

Т.к. то критические напряжения:

; где =· == 3,52

Находим коэффициент :

=0,8··

c_cr=34,0; принимаемый по табл 2.2.[3]

c₁=14,3; принимаемый по табл 2.3.[3]

= 31,71кН/

кН/;

·

·= ·=3,52

µ=150/100=1,5

· = 16,7 кН/см²

Проверим устойчивость отсека стенки:

= =≤1,10

Устойчивость балки обеспечена.

Рис. 2.5. Укрепление стенки поперечными ребрами жесткости

Рис.2.6. Место изменения сечения балки

Рис. 2.7. Конструкция опорного ребра балки