2.2. Зміна поперечного перерізу балки

Переріз балки зазвичай компонують за найбільшим розрахунковим згинальним моментом . Проте ближче до опор момент зменшується, що дозволяє зменшити переріз балки. Змінювати переріз доцільно у тому разі, коли економія від зниження витрат сталі перевищує витрати від зростання трудомісткості її виготовлення. Тому змінювати переріз доцільно, як правило, в балках значних прольотів – 12 м і більше. Зміну перерізу здійснюють найчастіше за рахунок зміни площі поясів шляхом зменшення їхньої ширини на відстані (1/5...1/6)l від опори (рис. 2.2). Призначивши відстань від опори до місця зміни перерізу x і визначивши в цьому перерізі момент і перерізувальну силу, обчислюють необхідний момент опору зміненого перерізу

, (2.11)

де – розрахунковий опір зварного стикового шва при розтягу.

Використання саме пояснюється тим, що в місці зміни перерізу поясів знаходиться зварний шов, несуча здатність матеріалу якого не перевищує несучої здатності основного металу ().

Необхідну площу зміненого перерізу пояса визначають за аналогією з (2.6):

.

Нова ширина пояса повинна задовольняти такі конструктивні вимоги:;мм;.

У перерізі, де змінюється ширина пояса, в стінці балки необхідно перевірити зведені напруження за формулою (1.10) для волокна, розташованого в рівні з’єднання пояса зі стінкою.

2.3. Поясні з’єднання

У балках складеного перерізу для з’єднання поясів зі стінкою зазвичай використовують зварювання та значно рідше високоміцні болти. За відсутності поясних з’єднань пояси та стінка балки працюють незалежно та вільно зсовуються відносно один одного (рис. 2.3, а) при згині балки. Поясні з’єднання перешкоджають зсуву поясів відносно стінки, внаслідок чого в них виникають зсувні зусилля (рис. 2.3,б).

Поясні шви у разі рівномірно розподіленого навантаження, а також зосереджених сил, прикладених до пояса в місцях розташування ребер жорсткості (коли ), розраховують на поздовжнє зусилля зсуву відносно стінки, що припадає на одиницю її довжини:

, (2.12)

де – момент інерції балки брутто;– статичний момент площі пояса, що зсовується відносно нейтральної осі;– перерізувальна сила в перерізі, що розглядається.

У випадках, коли (при розрахунковому навантаженні чи статичних зосереджених силах, під якими не встановлені ребра жорсткості), зварні шви розраховують на рівнодійну, що виникає від двох зусиль – зсувного(за 2.12) і вертикального, які обчислюють в одному перерізі балки:

(2.13)

Для розрахунку поясних швів обирають найбільше з двох зусиль: , обчислене за (2.12) в опорному перерізі балки, де діє максимальна перерізувальна силаі де, абоза (2.13) у найближчому до опори перерізі, де.

Кутові поясні шви виконують або з одного боку стінки (однобічні), або з двох (двобічні). Перевагу слід надавати однобічним швам, які можуть застосовуватися, якщо: навантаження статичне і прикладене симетрично відносно вертикальної осі поперечного перерізу балки; загальна стійкість балки забезпечена настилом, який неперервно обпирається на стиснутий пояс балки; в місцях прикладення до пояса зосереджених сил встановлені ребра жорсткості (); матеріал балок працює в межах пружних деформацій; при перевірці стійкості стінки значення лівої частини формули (1.26) не перевищують 0,9при 3,8 і при 3,8.