2.4. Опорні частини балок

Під час обпирання на конструкції, розташовані нижче, опорні перерізи балок сприймають опорні реакції великої інтенсивності. Конструктивні рішення опорних частин балок залежать від конструктивного рішення нижче розташованих конструкцій, рівня спряження з ними балок (зверху або збоку), а також величин опорних реакцій.

Під час невеликих опорних реакціях (як правило, в прокатних балках невеликої висоти) ділянки балки над опорою можуть сприйняти опорну реакцію без укріплення їх опорними ребрами (рис. 2.4, а, б). У цьому випадку стінка балки над опорою повинна бути перевірена на стійкість як умовний стояк, що працює на центральний стиск:

, (2.14)

де – опорна реакція,– умовна довжина ділянки стінки, що включається в роботу;– товщина стінки балки;– коефіцієнт поздовжнього згину (табл. Д.1.10), визначений за гнучкістюумовного стояка висотою (– повна висота балки) з площею перерізу.

Радіус інерції перерізу умовного стояка обчислюють відносно серединної осі стінки балки . Тоді.

Умовну довжину ділянки стінки В приймають (– довжина обпирання)

– на крайній опорі (див. рис. 2.4, а) ;

– для середніх опор нерозрізних балок (рис. 2.4, б) .

Під час невиконання умови (2.14) стінки балки над опорою треба укріпити опорним ребром. За розрізної схемі балок перевагу віддають рішенню з торцевим опорним ребром, через який здійснюється чітка передача реакції та забезпечується можливість обпирання на розташовану нижче конструкцію як зверху, так і збоку (рис. 2.4, в). Рішення з внутрішнім опорним ребром використовується, як правило, у нерозрізних балках, а також у деяких випадках обпирання на сталеві колони зверху (рис. 2.4, г). У першому випадку нижні торці опорних ребер повинні бути фрезеровані, а в другому – щільно підігнані чи приварені до нижнього пояса балки.

Опорні ребра незалежно від їхнього конструктивного рішення розраховують на зминання торцевої поверхні:

, (2.15)

де ,– ширина і товщина опорного ребра;– розрахунковий опір сталі зминанню. На практиці попередньо задають один з розмірів (або), а інші знаходять за (2.15). При цьому виконуються такі конструктивні вимоги:; , де– ширина полиць балки в опорному перерізі; 180 мм – мінімальна ширина універсальної широкоштабової сталі.

Торцеві ребра розраховують на зминання, якщо виступаюча нижче пояса частина ребра . Цей розмір, як правило беруть таким, що дорівнює 15...20 мм. Але якщо, розрахунок ребра ведуть за міцністю та замістьв (2.15) використовують .

Ділянка балки над опорою повинна перевірятися на повздовжній згин поза площиною стінки як умовний центрально-стиснутий стрижень на дію опорної реакції. В розрахунковий переріз цього стрижня включають опорні ребра та ділянки стінки балки шириною не більше з кожного боку ребра (див. рис. 2.4,в, г). Тоді розрахункова площа перерізу умовного стрижня висотою

. (2.16)

Останній член у правій частині виразу (2.16) враховують тільки для внутрішнього опорного ребра, причому включається у формулу зі своїм дійсним значенням, але не більше ніж.

Для забезпечення місцевої стійкості опорного ребра відношення ширини його звису до товщинине повинно перевищувати значень, що визначаються формулою

,

де – умовна гнучкість стрижня відносно осі стінки .

Враховуючи гнучкість і розрахунковий опірсталі, з якої виконується опорне ребро, за дод. 1., табл. Д.1.10 визначають коефіцієнт поздовжнього згинуі перевіряють стійкість умовного стрижня:

. (2.17)

Кутові шви, що прикріплюють опорне ребро до стінки, повинні бути розраховані на дію опорної реакції. При цьому розрахункова довжина кутових швів, які сприймають опорну реакцію, не перевищує і водночас висоти стінки, а тому мінімальний катет швів знаходять так:

, (2.18)

де – коефіцієнт для розрахунку кутового шва по металу шва;– розрахунковий опір кутових швів зрізу (умовному) по металу шва; – коефіцієнт умов роботи кутового шва; – кількість швів (– для торцевого опорного ребра,– для проміжного).

Отримане значення приймають не меншим, ніж за дод. 1., табл. Д. 1.4 і перевіряють виконання умови . Якщо ця умова не виконується, то знаходять необхідний катет швів з умов міцності:

. (2.19)

Горизонтальні шви з катетом , які з’єднують внутрішнє опорне ребро з нижньою полицею, у разі щільного припасування торців до полиці призначають конструктивно з мінімальними катетами. Якщо торці не припасовані, шви необхідно розраховувати на сприйняття опорної реакції.