5.4 Изменение сечения составной балки по длине

В целях экономии металла в балках работающих в упругой стадии при пролёте от 12 м и более на расстоянии 1/6 от пролёта главной балки сечение может быть уменьшено. В сварных балках сохраняется постоянная высота и изменяется ширина поясов.

;

кНм;

;

кН.

Определяем момент сопротивления изменённого сечения:

;

Момент сопротивления изменённого сечения балки определяем из условия прочности стыкового сварного шва растяжению при ручной или полуавтоматической сварке.

;

kH/cм²;

см³.

Определяем площадь сечения пояса уменьшенной ширины:

;

см².

;

см.

По конструктивным соображениям должны быть выполнены условия:

1) ;

10,33см 15,08 см. Условие не выполнено.

2)мм;

10,33 см 18 см. Условие не выполнено.

3) ;

10,33 см 10 см. Условие выполнено.

Условия не выполнены, тогда принимаем окончательно ширину изменённого пояса по

ГОСТ 82-70 мм = 20 см.

Проверяем прочность балки в месте изменения сечения.

Определяем геометрические характеристики изменённого сечения:

1) Площадь сечения балки:

;

см².

2) Статический момент половины сечения относительно нейтральной оси:

см³.

3) Момент инерции сечения:

см⁴.

4) Момент сопротивления сечения:

;

см³.

Проверяем прочность по нормальным напряжениям в месте изменения сечения:

;

;

17,95 кН/см²23,63 кН/см². Условие выполнено.

Проверяем прочность по касательным напряжениям в опорном сечении:

;

;

8,49 кН/см²15,45 кН/см². Условие выполнено.

В месте изменения сечения балки действуют как нормальные, так и касательные напряжения, поэтому необходимо проверить прочность балки от совместного действия этих напряжений.

;

;

;

кН/см²;

кН/см²;

;

18,87 кН/см²30,62 кН/см². Условие выполнено.

При поэтажном опирании:

_;

_;

_{22,14 Кн/см2 ≤ 30,62 кН/см2 –условие выполняется.}

5.5 Проверка общей устойчивости балки

Общая устойчивость считается обеспеченной:

1. Когда на сжатый верхний пояс опирается и надёжно с ним закрепляется сплошной жёсткий настил.

2. Когда отношение расчётной линии балки к ширине сжатого пояса не превышает значений:

, где

–расчётная длина - расстояние между точками закрепления сжатого пояса от поперечных смещений.

;

Так как схема опирания балки настила поэтажная, то общая устойчивость:

,

.

Так как условие удовлетворяется, то общая устойчивость балки считается обеспеченной.

5.6 Проверка местной устойчивости элементов балки

В составных балках местная устойчивость сжатого верхнего пояса считается обеспеченной, если:

;

см;

;

3,8 14,96. Условие выполнено.

Проверяем местную устойчивость стенки балки. Она считается обеспеченной, если:

;

;

3,17 2,5. Условие не выполнено.

Местная устойчивость стенки не обеспечивается. Ребра жесткости требуются по расчету, расстояние между ними не должно превышать:

;

;

см.

Конструктивные требования:

1) Расстояние между рёбрами жёсткости обычно принимается кратным пролёту главной балки.

2) Необходимо исключать размещение рёбер жёсткости в середине балки (в месте укрупнительного стыка).

3) Составная балка делится на нечётное количество отсеков (отсек - это участок балки образованный поясами с одной стороны и рёбрами жёсткости с другой стороны).

, где

m- количество отсеков балки.

4) В месте измененного сечения пояса ставиться не менее одного ребра жёсткости.

Определяем ширину выступающей части ребра:

мм;

мм.

Определяем толщину ребра:

;

см.

Принимаем толщину ребра жёсткости по ГОСТ равную 6 мм (мм). А ширину выступающей части ребра по ГОСТмм.

Ребра жесткости привариваются к стенке балки сплошными двухсторонними угловыми швами толщиной 7 мм (мм).

Для пропуска поясных швов и снижения усадочных напряжений ребра жесткости должны иметь скосы 60 мм по высоте и 40 мм по ширине.